Menu Close

Приспособления для ковки: Приспособления для ковки — купить оборудование по цене производителя с доставкой по России и СНГ

Приспособления для холодной ковки металла своими руками

Кованая настенная вешалка-полка, украшенная листьями и завитками. Фото Царская Ковка

Кованые завитки являются универсальными декоративными элементами, применяющимися для дополнения дизайна разнообразных по форме изделий. Для изготовления деталей подобного типа используется механизированное оборудование, а также ручные инструменты и приспособления. Некоторое оснащение продается по достаточно высоким ценам. Но существует также возможность изготовления (сборки) оборудования своими руками.

Изготовление самодельных вертикальных устройств из металла, профтрубы и других материалов, видео

Производство станков любого типа своими руками представляет собой сложное дело. Изготовление составных частей устройства, а также сборку следует осуществлять внимательно. Корректность гарантирует качество изготовляемых элементов и предметов из металла.

Как сделать улитку с электропроприводом и без, для холодной ковки и гибки завитков, волют, запятых

  • Стол выполняется из стали, к нему с нижней части приваривается труба, к которой в свою очередь крепится подвижный рычаг, сделанный из профильной трубы 45х25, толщина стенок — 1,5 мм.
  • Данная часть станка крепится к ножкам, опорам.
  • К рычагу крепится дополнительная регулируемая часть, дополнительно усиленная угольником.
  • В ровной поверхности, где предварительно сделаны отверстия, крепятся оправки (кондукторы), выполненные из квадратного прутка с сечением в 10 мм. и полосы.
  • Изготовление оправок осуществляется по рисунку.
  • Несколько отверстий позволяют располагать оправки разным образом, что позволяет гнуть элементы разных конфигураций и размера.
  • Мастер демонстрирует процесс изготовления элементов.

Ручные инструменты и приспособления для изготовления кованых завитков

Изготовление ручных инструментов требует меньших затрат времени и расходных материалов. Подобные приспособления имеют более простое строение.

Матрица
  • Для изготовления приспособления потребуется кусок швеллера длиной 25 см.: покупная или выточенная самостоятельно петля с диаметром 22 м. с втулкой из двух видов труб и элемента сложной формы, а также еще одной петли.
  • Лекало подобного типа позволяет производить волюты разных размеров.

Кондуктор
  • Для изготовления кондуктора потребуется полоса длиной 60 см. и шириной — 4 см.; кусок жести 16 на 16 см., толщина — 3 мм.; кусок угольника; небольшие вырезанные из рессоры элементы с закругленными углами и снятыми фасками. Из малых деталей сваривается деталь с углом в 90 градусов, для крепления заготовок при гибке.
  • На полосе прорисовывается наклонная линия, часть заготовки позже будет удаляться.
  • Полоса слегка гнется, к ней приваривается малый угольник, после этого гибка продолжается.
  • Спираль крепится к основанию, к куску жести.
  • Кондуктор фиксируется в тисках, лишняя часть обрезается болгаркой.
  • С нижней части основания приваривается угольник, обеспечивающий крепление изделия в тисках.

Другое оборудование для ковки

Весь перечень оснащения для холодной ковки следует разделять на четыре отдельные категории, критерием для классификации выступает уровень автоматизации.

  • Универсальное оборудование представляет собой автоматические или в некоторых случаях ручные установки, позволяющие обрабатывать заготовки с разным сечением. Такие многофункциональные машины служат заменой целому набору ручных устройств, использующихся для гибки профильных труб, квадратных и круглых прутков. Важным достоинством подобных машин является возможность выпуска различных по форме элементов.

Станок для ковки Ажур-1М. Фото КовкаПРО

  • Станки для холодной ковки предназначены для облегчения ручного труда. В перечень устройств кроме улитки входят гнутик, волна, твистер, глобус. Каждый агрегат предназначен для изготовления определенного вида элементов. Рычажное (ручное) управление позволяет снизить трудозатраты, но не исключить их совсем. Ручные станки применяются мастерами, которые занимаются ковкой в качестве хобби, так как производительность данных устройств не слишком высока. Для улучшения технических характеристик необходимо оснастить агрегат электродвигателем.

Станок для холодной ковки типа Волна

  • Инструменты представляют собой простые предметы, ковка выполняется вручную, посредством применения силы. К инструментам относятся тяжелый молоток (кувалда), клещи, вилки.
  • Приспособления являются более сложными предметами, представляют собой механизмы, к которым относятся кондуктор, шаблоны, лекала, оправки.

Самодельные модели, изготовление, как сделать, размеры

Кроме устройства типа улитка возможно также изготовить самостоятельно и другие станки для холодной ковки: фонарик, волна и прочие, в том числе и электрические. Приспособления в большинстве случаев делают своими руками. Самодельные модели разных видов и размеров позволяют осуществлять процесс холодной ковки своими руками и выпускать элементы необходимых конфигураций.

Купить

Исполнители, не уверенные в собственных навыках, имеют возможность приобрести станки для ковки заводского производства. Предприятия предлагают широкий выбор моделей ручных устройств: улитки, волны, фонарики, твистеры, прессы, гнутики, а также универсального оснащения.

Очень популярными благодаря своей красоте и изысканности давно стали изделия из металла, сделанные при помощи ковки. Такие декоративные элементы достаточно дорогостоящие и не всегда есть возможность заказать себе все желаемые украшения в интерьер или загородный дом. Но, помимо горячего вида ковки, которая нужна для того, чтобы создавать металлические декоративные конструкции, есть холодная ее разновидность. Последний вариант можно реализовать самостоятельно, для этого понадобиться соорудить станок для холодной ковки своими руками, после чего можно будет приступить к реализации всех задумок и идей.

Станок для ходолной ковки своими руками

Разновидности станков

В основном все приспособления, которые предназначены для изготовления деталей из металла при помощи ковки холодного типа характеризуются ручным приводом. По принципу электропривода работают немногие из них, хотя соорудить такую конструкцию можно с каждым из приспособлений. Единственный вопрос относительно привода – это целесообразность, потому как затраты на энергоресурс, который питает агрегат и сложность процесса установки механизма могут не оправдывать себя, если соотносить их с количеством выполняемой работы и ее регулярностью.

В таблице указаны все приспособления, которые работают за счет привода ручного типа, относящиеся к процессу холодной ковки.

УстройствоКраткое описание
ТвистерПри помощи такого устройства происходит закручивание металла, формирование спиралей и завитков, имеющих узкую сердцевину.
Станки торсионного типаПри помощи такого станка происходит закручивание прутов винтового типа, а также возможно изготовление спиралей большой величины и филаментов (корзинок, фонариков и луковиц).
Инерционно-штамповочные станкиПредназначаются для того, чтобы изготавливать соединительные части меду декоративными составляющими, делать узорные наконечники и различный мелкий рисунок и рельеф.
Станки для гибкиСуществует несколько разновидностей таких станков: нажимного, протяжного и комбинированного типов. Первая разновидность нужна для того, чтобы получать волнообразные изгибы или зигзагообразно изогнуть прут. Протяжная разновидность востребована, когда необходимо изготовить кольцо, завиток или спираль, имеющую широкую сердцевину. Используя комбинированную разновидность можно соорудить любой из перечисленных элементов.

Справка: очень часто в некоторых источниках можно встретить название станков, предназначенных для кручения также как и для станков, которые делают навивку — твистеры. Однако это не совсем верно, станки, которые закручивают металл – это станки торсионного типа.

Видео по изготовлению станока для холодной ковки своими руками.

Отличия холодной ковки

Существует такое понятие как «штамповка», которое иногда путают с холодным типом ковки. Сама же холодная ковка имеет 2 принципа, по которому может происходить этот процесс. В таблице указаны различия процессов.

ПроцессОписание
ШтамповкаПроцесс штамповки можно описать как выдавливание определенных фигур при помощи пуансона, который работает при высоком уровне давления. Примером процесса штамповки служит алюминиевая банка. Нагрев металла при этом не используется. Возможность применить такую технологию дома вряд ли возможно, поскольку невозможно создать для этого необходимые условия.
Холодный тип ковки (наклепывание)Такая разновидность холодной ковки, по сути, есть наклеп, а именно проводится в процессе определенное число ударов очень большой силы, что позволяет структуре металл изменяться и становиться необходимых параметров по размеру и форме. Такая манипуляция проводится при помощи молота, который также можно соорудить своими руками.
Холодный тип ковки (гнутье)Иная разновидность – это гнутье. При такой технологии металл по структуре остается прежний, не меняя своих характеристик. Этот тип ковки возможен для использования дома, для него лишь нужно заняться созданием станка для холодной ковки своими руками.

Ковкой холодного типа, которая проводится по принципу гнутья заниматься довольно просто, особенно если имеется специальное оборудование стационарного типа, которое облегчает существенно процесс. Преимуществом такой разновидности является и то, что собрать практически любой станок для холодной ковки своими руками можно без больших затрат на это.

Видео обзор ручного станка для ковки металла

Устройство станков для ковки по холодному типу

Каждое приспособление для того, чтобы можно было заниматься холодной ковкой, имеет свои особенности и параметры. Чтобы беспрепятственно можно было сделать станок для холодной ковки своими руками, необходимо разобраться, что представляет собой каждый из них.

СтанокУстройство
Гибочные станки
Конструция этого устройсвта такова, что при помощи изменения роликов и клиньев меняется размер волн и изгибов. Им возможно изгибать прутья до 16 мм. Единственный нюанс этого устройства- его нельзя сделать самостоятельно, потому как требуется обрабатывать и вытачивать много деталей точного размера. Стоимость такого приспособления невелика.
Твистер
Работает агрегат благодаря оснащению его специальным шаблоном, к которому придавливается обрабатываемый кусок металла. Давление при этом должно быть очень большим, поэтому те, кто работают на твистере, должны обладать достаточной силой для этого. Кроме этого, сохранность самого шаблона обеспечена наличием упорного рога (концевого). Что касается серединного рога, который иначе назван обводящим, то его следует делать таким образом, чтобы он мог менять свое положение и быть в нем зафиксирован. От этого зависит эффективность работы, особенно для тех, кто приступает к процессу впервые.
Основание с проставкамиТакой агрегат позволит сделать узоры абсолютно любых вариаций. Сама по себе конструкция очень проста и представляет собой пластину из прочного и надежного материала, в которую вкручены проставки на определенном расстоянии. Для таких целей можно использовать болты с размерами от м8 до м24. Толщина металла при этом зависит только от мастерства того, кто работает на станке. В основном такое приспособление хорошо подходит для металла с толщиной 6 мм.
Улитки Станок-твистерС воротом
Такая установка представляет собой пластину-основу, на которой находится специальный виток. Такой виток используется в качестве шаблона для будущего изделия. Особенность станка в том, что «улитка»-шаблон разделена на несколько частей, которые закреплены между собой при помощи специальных соединительных элементов, что позволяет во время работы шаблону варьировать по форме, чем и создаются различного рода волны и изгибы. Минусы в такой конструкции тоже есть, поскольку для того, чтобы изготовить такой станок для холодной ковки своими руками необходимо подбирать очень прочный материал, которой не согнется со временем. Также продумывать соединительные петли, которые достаточно уязвимы, учитывая величину силы, с которой происходит весь процесс сгибания металла.
Рычажного типа
В таком типе станка «улитка» шаблон прикреплен очень прочно к основанию. Производительность у него за счет такого факта меньше, однако, надежность больше. при помощи специального рычага осуществляется прижим металлической пластины к шаблону, одновременно в процессе необходимо перемещать передвижной ролик. Чтобы сделать такой станок для холодной ковки своими руками можно использовать стальной материал, который отличен свей прочностью, а ролик можно выполнить из обычного роликового подшипника. В целом конструкция схожа с трубогибом.
Торсионный станок
Такое устройство хорошо поможет в винтовом скручивании прутьев. Такой станок делается из основы цилиндрической формы из металла и двух крепежных и одновременно скручивающихся элементов. Желательно оснастить такую конструкцию специальной парой лап, которые не будут давать обрабатываемому металлу гнуться не так как необходимо. Принцип работы на станке таков, что прут помещается в удерживающие его элементы, с одного конца зажимается, а с другого конца с помощью вращающегося шпинделя закручивается до нужного размера винтовой волны.

Оснащение электроприводом торсионного станка для холодной ковки

Для того, чтобы повысить не только эффективность работы на агрегате для холодной ковки, закручивая в винтовую волну прутья, но и увеличить скорость, а также обеспечить стабильность и не подвергаться переутомлению, можно установить привод электрического типа.

Работая вручную достаточно непросто сделать все элементы декорирования из металлических прутьев одинаковыми, поскольку равномерность вращательного момента при такой ситуации будет сильно варьировать. Для того чтобы избежать ошибок при изготовлении изделий можно воспользоваться:

  • полуосью от автомобиля, которая установлена на ведущем мосту;
  • также понадобится зубчатая пара дифференциала;
  • для защиты стоит воспользоваться кожухом.

Из перечисленных приспособлений можно соорудить электрический привод к торсионному станку. Такой двигатель лучше чтобы не превышал показатели мощности в 900 об/мин и 3 кВт.

Построение завитка для станка своими руками

Прежде чем приступать к созданию станка для холодной ковки своими руками необходимо уметь рассчитывать параметры шаблонной спирали, потому как специальных программ для таких целей практически нет. Такой шаблон должен быть не только грамотен со стороны технической, но еще и иметь привлекательный вид.

В основе расчетов такого шаблона положена логарифмическая спираль. Некоторые нюансы при построении можно выделить в следующий список:

  • начало построения берется в точке R0;
  • радиус поворота будет равен фиксированному углу;
  • показатель длины такого угла должен быть умножен на расхождение витка;
  • расхождение в стандартном варианте в основном берется равное 1,2;
  • для простоты расчетов, а также сохранения точности угол изгиба лучше всего брать угол в 45 градусов;
  • если есть необходимость построить шаблон, который будет иметь более плотную спирать, то следует прибавлять к величине радиуса 8ую часть (s) единичного расстояния от спирали;
  • что касается r0, то он должен быть равен по величине поперечного сечения размера диаметра, которым обладает заготовка для спирали.

Важно: r0 может принимать любое значение, все зависит от того, каких характеристик для заготовки металл используется, а именно от его плотности.

Учитывая все нюансы можно приступать к изготовлению «улитки»-шаблона, для этого лучше всего уметь решать уравнения, имеющие кубическую степень и выше. Точной формулы для расчетов такого устройства не имеется, но то, которое позволяет добиться оптимального результата, есть. Последовательность при построении спирального шаблона может быть такой:

  • первостепенно определяется начальная точка r0;
  • витки, которыми будет обладать шаблон, берутся произвольно, их количество может быть любым;
  • используя табличные данные, следует произвести расчет поперечника (b), при этом следить за тем, чтобы он был меньшим по ширине в проеме под шаблон;
  • пользуясь формулой, проводится расчет радиуса R;
  • последний шаг – это перенос всех полученных точек в соответствии с масштабом, после чего можно приступать непосредственно к построению. В процессе допустим подгонять пользуясь аналогичной формулой радиус R в окончательном варианте.

Справка: если появится необходимость провести расчеты промежуточных значений, то делается это в соответствии с геометрической пропорцией.

Сооружение станка для холодной ковки

При составлении чертежа для дальнейшего создания шаблона для станка лучше всего позаботиться о том, чтобы он имел максимальное количество различных вариаций касаемо изгибов и волн. Имея такие заготовки можно создать станок для холодной ковки с множеством сменных насадок, что будет давать возможность изготавливать различные узоры и вензеля.

Последовательность действий при создании устройства:

  • Изначально понадобиться металлическое полотно, размер которого будет зависеть от количества узоров, размещаемых на нем. Размещать сами шаблоны следует таким образом, чтобы было место для изготовления изделий, потому как в процессе материал с насадок может смещаться из-за нехватки места. Также при недостаточном удалении друг от друга шаблонов, могут возникнуть осложнения в работе.
  • Что касается самих вариаций шаблонов, то они могут быть как простыми, так и содержать не один поворот вензеля. Можно сделать подобную улитку лемешного типа и продумать конструкцию изгибов в разобранном и собранном состоянии. При этом стоит быть внимательными при подборе материала для фиксации раздвигающихся частей – он должен быть максимально прочным.
  • Смену насадок можно обеспечить, сделав прорезь прямоугольной формы, в нее можно будет вставлять сменные шаблоны для ковки. Прикреплены они все должны быть к металлическим пластинам, имеющим форму прямоугольника. Крепление таких насадок обеспечено будет при помощи болтов.

Видео инструкция

Сборка устройства

Такой вариант станка используется для примера по причине его простоты. Зная основные принципы и последовательность конструирования оборудования, его можно модернизировать по своему желанию. Чтобы собрать все части оборудования в единое целое, необходимо будет воспользоваться:

  • дрелью с твердосплавным типом сверл;
  • аппаратом для сварки;
  • пилой, разрезающей металл, либо ножовкой;
  • металлическим полотном выбранного размера;
  • круглой трубой из металла;
  • прутом металлическим;
  • разной величины подшипниками;
  • болтами размером м8.

Чтобы собрать станок для холодной ковки своими руками необходимо воспользоваться проверенной последовательностью действий:

  1. Изначально необходимо собрать стойку, которая будет служить опорой. Для этого все ее составляющие (отрезы трубы одинакового размера и сочленения между ними с верхнего и нижнего краев) необходимо соединить в единое целое. Конструкция по внешнему виду может напомнить табуретку. Соединение проводить при помощи аппарата для сварки, а нарезаются отрезки пилой.
  2. Следующим шагом является нарезка листов из металла. Должны получиться круги равных диаметров и четыре треугольника, имеющих равные стороны. Элементы треугольной формы необходимо приварить на низ соединенной конструкции труб таким образом, чтобы подучилось нечто подобное пирамиде. Основание, которое имеет более широкую площадь необходимо приварить в центральной точке вырезанной окружности.
  3. Четыре планки, которые расположены горизонтально необходимо присоединить к кругу с уже приваренным элементом. Произвести это следует, используя болты, для этого понадобится дрель, чтобы проделать отверстия.
  4. Следующий шаг – сооружение рукояти. Чтобы это сделать нужно воспользоваться двумя прутьями различной длины. Определить их размеры можно, соотнеся их с диаметром круга. Один прут должен быть соизмерим с диаметром, другой немного превышать его размер. Сгибая первый прут, следует соблюдать угол в 30 градусов при этом. Оба прута после этого приварить друг к другу, после чего в нижнюю часть вварить еще один прут. Также должна быть перемычка между первыми двумя отрезками, к которой присоединяется сваркой рычаг, который должен сохранять направление в сторону сооружения из прутьев.

Подшипник для будущей вариабельности направлений в устройстве необходимо прикрепить к концу присоединенного рычага, а также к отрезку, находящемуся внизу конструкции. Верхний отрез служит креплением для катушки из металла, устанавливать которую необходимо горизонтально – она дает возможность загибать металл. С нижней стороны отрезка, где имеется свободный конец, следует проделать отверстие, равное по диаметру размеру сечения трубы.

  • Последнее действие в алгоритме действий при сооружении станка для холодной ковки своими руками будет соединение сконструированной рукояти с частью устройства похожей на «пирамиду». Фиксация этих элементов после одевания рукояти производится гайкой широкого диаметра, к которой предварительно необходимо приварить металлический круг, который позволит крепить сам шаблон для станка. Далее «улитка»-шаблон присоединяется сваркой.
  • Кто решил всерьез заняться ковкой и сделать станок для холодной ковки своими руками, следует быть очень скрупулезными на этапе создания чертежей и расчетов. В остальном процесс создания достаточно прост, а разобравшись в принципе конструкции оборудования, можно придумывать ему различного рода вариации, которые помогут совершенствовать изделия.

    Придать приусадебному участку респектабельный вид можно без затрат больших денежных средств. Для этого достаточно установить кованые металлические элементы ограды, смонтировать кованые садовые скамейки, закрепить фонари и светильники, выковать подставки под вазоны, мангалы, детали для беседки. Дешевым способом изготовления предметов интерьера и экстерьера является холодная ковка в профессиональной или бытовой кузне.

    Производство фигурных элементов

    Для кустарных мастерских изготовление художественных элементов вполне доступно, если в наличии имеется оборудование для холодной ковки, к основным компонентам которого относится станок специальной конструкции. Кованые металлические детали можно изготавливать в домашней кузне, если имеются чертежи станков для холодной ковки, своими руками умельцы способны собрать от 3 до 5 вариантов из доступных компонентов.

    Прежде чем собирать самодельные станки и приспособления для холодной ковки, специалисты рекомендуют изучить технологический процесс и приемы изготовления фигурных элементов без применения оборудования и оснастки. Научиться создавать красивые вещи своими руками просто, достаточно получить минимальные навыки по работе с арматурой и листовым материалом.

    Что такое холодная ковка

    От горячей гибки холодная художественная ковка отличается способом обработки заготовки. Сделать красивую поделку при помощи горячей поковки можно только после предварительного разогрева металла. Холодную деталь наклепывают серией ударов молотом с протяжкой по длине полосы. Физическое воздействие изменяет структуру материала, увеличивает прочность верхнего слоя, оставляя сердцевину эластичной и устойчивой к излому.

    Ускорить производственный процесс помогают списанные рельсы, колесные бандажи и буфера железнодорожных вагонов, используемых при изготовлении гибочного приспособления «улитка». Простой чертеж «улитки» для холодной ковки поможет из подручных материалов собрать приспособление с экономным и безопасным ручным приводом. Простая конструкция состоит из следующих компонентов:

    1. гибочного рычага;
    2. ворота или поворотного лемеха;
    3. лекала;
    4. обводного ролика.

    К положительным свойствам станка-твистера «улитка» относятся следующие факторы: оборудование может устанавливаться в любом месте, вертикальная компонента обладает минимальной рабочей нагрузкой, горизонтальная нагрузка передается на опору из стального профиля. Поворот лемеха можно осуществлять одной рукой, вторая рука поджимает прут арматуры или полосу металла.

    Простые механические станки для ковки металла позволяют сгибать спирали с числом витков до 5 шт. Чтобы правильно собрать станок «улитка», необходимо изучить принцип действия оборудования и способ сборки основных узлов, среди которых основными является:

    1. каркас из металлического уголка и швеллера или трубы с толстыми стенками;
    2. столешница из двух круглых стальных плит толщиной более 4 мм;
    3. основной вал, закрепленный в центральной части станка между кругами столешницы с помощью согнутых под прямым углом треугольников. Для вала можно использовать толстостенную трубу;
    4. рычаг для сгибания прутка, закрепленный к валу кольцом.

    Рычажная «улитка» обладает уникальным свойством, благодаря которому получают завитки с ограниченным в размерах ядром из полосы металла, уложенного плашмя. Избежать образования вертикальной волны на заготовке помогает установка вертикального ролика с ребордой. Рабочий процесс требует затраты времени, рычаг должен подаваться короткими подвижками.

    Монтаж деталей «улитки»

    В зависимости от квалификации кузнеца в рабочем процессе могут принимать участие станки для ковки одного из трех вариантов приспособлений.

    Вариант первый относится к простым устройствам, в котором контур спирали протачивается или приваривается на поверхности столешницы.

    Вариант второй предусматривает изготовление «улитки» из разборных частей. По длине контура кузнечной разметки устраиваются отверстия с внутренней резьбой, по шаблону вырезаются металлические накладки с отверстиями под болты. Для закрепления сегментов на столешнице применяются болты или упоры, конструкция позволяет изготавливать заготовки с разным радиусом завитков «улитки» не используя нагрев прутка.

    Третий вариант станка состоит из разборных сегментов для производства модулей с разным вариантом спирали. Модули выполняются из отдельных фрагментов металла с наваренными частями «улитки».

    Независимо от варианта исполнения станки холодной ковки монтируются одинаковым способом. В начальном этапе необходимо оборудовать место под каркас, ножки которого бетонируются в специально подготовленном фундаменте.

    На следующем этапе по контуру каркаса приваривается основной круг столешницы, с помощью треугольников монтируется вал, закрепляется вращающийся рычаг. К верхнему отделу вала приваривается второй круг столешницы, на которую устанавливаются сегменты спирали «улитки».

    «Гнутик» в качестве приспособления

    В техническом словаре «гнутиками» называются все гибочные станки для холодной ковки металла. Меняя в станке с ручным управлением ролики и клинья, можно регулировать угол загиба металла, шаг и высоту волны. Шаблон для ковки завитков строятся по принципу математической спирали, основанной на формах природного происхождения: раковина улитки, скрипичный ключ, гриф скрипки и пр.

    «Гнутик» промышленного производства позволяет изготавливать детали, которые на станке домашней сборки ковать не представляется возможным. Комплектующие детали оборудования и сменный инструмент должны изготавливаться по точным размерам и обрабатываться на профессиональном оборудовании.

    Профессиональные кузнецы рекомендуют купить готовый «гнутик». Такое приспособление управляется просто, пригодится для производства сварных конструкций из труб небольшого диаметра, прутка, арматуры, стальной полосы в домашних условиях.

    Простейшим приспособлением для художественной ковки холодным способом также является доска с проставками, в качестве которых могут служить болты М24. Устройство легко справляется с металлической полосой толщиной до 6 мм

    Приспособления для ковки

    Штанга с клещевым захватом

    Загрузка заготовок в печь и выгрузка из печи

    Захваты с крюками

    Транспортирование поковок скоб, бандажей, колец


    Лопата-штырь

    Загрузка заготовок в печь и выгрузка из печи


    Tpaверса со свободно
    висящими захватами

    Транспортирование тонких цилиндрических заготовок


    Скоба

    Установка обжатых слитков в вертикальное положение и передача для осадки


    Клещи зажимные полуавтоматические

    Захват и транспортирование невысоких поковок


    Клещи охватывающие

    Захват и транспортирование поковок и слитков


    Клещи зажимные: для легких поковок

    Захват и транспортирование поковок любой формы


    Для тяжёлых поковок


    Клещи зажимные
    с кернами и защелкой

    Захват и транспортирование поковок любой формы и установка их в вертикальное положение

     
    Клещи разжимные
    с внутренним захватом

    Захват и транспортирование поковок с отверстием

    Захват и транспортирование поковок бандажей и колец


    Клещи зажимные с
    кольцеобразными клещевинами

    Захват и транспортирование круглых слитков в вертикальном положении

    Станки и приспособление для холодной ковки в гараже

    Станки и инструменты /09-сен,2019,17;48 / 4406
    Изделия, изготовленные (методом ковки) из металла, уже давно обрели популярность по всему миру. Их большая заслуга в красоте и изысканности. Эти элементы декора стоят не мало, и далеко не у каждого есть возможность прикупить себе все желаемое.
    К примеру, украшения для декорирования интерьера загородного дома. На ряду с существованием горячего вида ковки, используемого для создания декоративных металлических конструкций, есть и еще один вид – холодная ковка. Последнюю можно успешно реализовать своими руками. Для этого вам понадобится сделать станок для холодной ковки. После того, как вы его сделаете можно будет начинать реализовывать все свои идеи и задумки.

    Суть процесса изготовления


    В своем гараже я наткнулся ступицу состояния б/у, ее то я и использовал как основу.
    На одной стороне я приварил площадку, на которую потом будут закреплены сменные кондукторы. На другой – фланец. К нему крепится ручка.
    Вот так выглядит промежуточный результат.

    Вот готовая приспособа или станок.
    Уже используя это вы можете изготовить вот такие вот элементы. Используйте полосы 4*20 (25).

    Первым я сделал забор на свою дачу.
    Первым делом я взял и попытался скрутить квадрат 10*10. Правда после полосы придется приложить немного больше усилий.
    Следующая простая приспособа будет использована для изготовления «фонарика». Также я нашел несколько шток диаметром 22 мм (от чего-то) парочку фланцев.

    Нужно неподвижно закрепить на столе часть с уголком. По центру надо вставить шток (гладкий), а также кусочки арматуры 6-ки (тоже гладкой), длинною в 200 мм. На другой стороне одеваем фланец с ручками. Затем крутим наш оборот в любую сторону, потом снимаем фаланец. После снятия получится следующее.

    Если говорить на чистоту, то стоит отметить, что очень много времени тратится на зачистку арматуры (тонкой), ее нарезку и скрутку, а также сварку. В этом случае проще прикупить готовую. Но если у вас есть огромное желание и свободное время, то почему бы и не заняться этим собственноручно.


    Следующее мое творение – это велосипед-цветник.
    Для того чтобы изготовить колеса – надо специальный профилегиб.
    Велосипеда мне показалось мало, поэтому решил и сделал карету.
    Вот и получились у меня следующие изделия. Всего-навсего взял старую ступицу, несколько кусков железа, сварочный аппарат и другие подручные инструменты.

    Вспомогательный инструмент и приспособления | Мир ковки

    Клещи подразделяются на основные и вспомогательные. Основные клещи применяют для удержания заготовки во время ковки, поворота и кантования ее на наковальне при ковке на молотах. Вспомогательные клещи применяют для переноса заготовок в кузнице, подачи их от горна на наковальню и обратно, а также при выполнении других операций.

    Клещи состоят из двух клещевин, соединенных заклепкой, выполняющей роль оси. Клещевины имеют конструктивные элементы: ручки и рабочие части, называемые губками, которыми захватывают заготовки и поковки. С целью обеспечения надежности захвата заготовки при изменении формы ее на промежуточных операциях клещи могут заменяться на другие с соответствующими формами губок.

    По способу захвата заготовок и соответствующей форме губок основные клещи разделяются на продольные, поперечные и продольно-поперечные. Клещи с соответствующей формой губок рекомендуется изготовлять по ГОСТ 11,384—75 … ГОСТ 11395—75. Клещевины изготовляют ковкой из сталей 15, 20 и 25, заклепки (оси) из стали 15. Длина клещей 300 … 1600 мм, масса 0,38 … 16 кг.

    Кроме стандартизованных клещей, имеющих губки простой формы, кузнецы используют специальные клещи. Такие клещи требуются при изготовлении поковок сложной формы. Если в имеющемся наборе не окажется клещей, обеспечивающих надежный захват какой-либо поковки, то кузнецы обычно подгоняют форму губок к форме этой поковки. Для подгонки губки нагревают в горне и куют на поковке, используя ее в качестве оправки. При этом губки подгоняют до плотного прилегания их по всей занимаемой поверхности поковки. Иногда бывает выгоднее не клещи подгонять под поковку, а конец заготовки отковать по форме губок клещей.

    На рис. 3.15, а показаны наиболее часто применяемые виды клещей, а на рис 3.15, б — вспомогательные клещи 1 для прямоугольных заготовок, изготовляемых по ГОСТ 11394—75, и для тех же целей клещи 2, но не стандартизованные.

    При ковке мелких поковок целесообразно применять легкие клещи с пружинящими ручками. При длительной ковке или при ковке крупных заготовок под молотом на рукоятки клещей надевают кольцо 3 «шпандырь» или скобу 4 (рис. 3.15, в).

    Инструменты и приспособления для художественной ковки

    ГлавнаяКузницаИнструменты

    Основная платформа для изготовления кованых изделий – это наковальня. Все стадии такого трудоёмкого процесса как художественная ковка обычно проходят на однорогой наковальне. Она изготавливается из незакалённой стали, а сверху приваривается закалённая пластина (рог), где и загибают металл. На противоположном конце наковальни есть отверстие, которое предназначено для различных приспособлений, используемых для ковки сложных рельефов.

    Этапы изготовления кованых изделий

    Наковальня, вес которой может быть более 50 кг, закрепляется на невысоком чурбане с помощью специальных костылей. В отверстия напротив рога вставляются шепарки, на которых выколачиваются и правятся элементы кованого узора.

     

    Для небольших поковок используют молоток-ручник, с помощью которого не только обрабатываются изделия, но и указывается место для удара кувалдой. Вес ручника колеблется от 0,5 до полутора килограммов, длина ручки достигает 400 мм. Рабочая часть обычно плоская, а верхняя заострённая часть напоминает зубило. Кувалда имеет плоские концы и лёгкую деревянную рукоятку (для меньшей отдачи при ударе). Весит от 2 до 8 кг. Кузнец удерживает кувалду обеими руками.

    Чтобы достать деталь (поковку) из жаровой печи, а также удержать её в дальнейшем процессе обработки, пользуются клещами. Клещи обычно имеют разные формы губок, варианты которых зависят от характера детали. Они могут быть, полукруглыми, плоскими или трубчатыми. Также их форму можно изменять нагреванием, но при этом обязательно плотно и крепко удерживать поковку.

     

    Рубить и резать железо необходимо с помощью зубил и подсечек. Подсечка вставляется в специальное отверстие в наковальне, и между ней и зубилом укладывают деталь. Разрубают поковку резким ударом кувалды по зубилу. Надо отметить, что зубило имеет деревянные ручки, что также уменьшает отдачу в руки при ударе. Пластину рубят ближе к основанию рога, чтобы не повредить зубило, а насечку делают прямо на площадке наковальни.

     

    Чтобы пробить отверстия, используют пробойники различными сечениями, которые подбираются в зависимости от характера поковки. Для нанесения канавок, разнообразных ямок и углублений существуют так называемые подбойки различной конфигурации.

     

    На следующем этапе изготовления изделия поковке необходимо придать какую-либо форму. Для этого используют обжимки. Нижняя часть данного приспособления укрепляется в отверстии наковальни, а верхняя укрепляется на деревянной ручке.

     

    Для выравнивания поверхности изделия применяют гладилку, нижняя часть которой безупречно отшлифована, а размеры её колеблются от 12х12 до 30х30. Подобная разница зависит от вида работ.

    Многообразие приспособлений для художественной ковки

    Для того чтобы создать кованый шедевр, применяют самые различные приспособления. Это может быть уже готовая отлитая плита из чугуна с углублениями разнообразной формы и рисунка. В эти углубления ударами ручника вгоняют раскалённую поковку, и она принимает уже заранее заготовленную форму.

     

    В других случаях используют стальную плиту. В ней сверлят нужные отверстия, в которые вставляют штыри, а между ними сгибают раскалённую металлическую полосу, создавая нужный узор. При изготовлении сложных элементов вырезают шаблон из тонкого листа железа или жести.

     

    Станки для ковки — оборудование для холодной ковки металла

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Практика использования различных ручных приспособлений для изготовления изделий методом холодной ковки металла показала, что для выполнения большинства элементов достаточно небольшого набора станков. Количество приспособлений не переходит ни в качество ни в скорость, только в напрасные расходы. Этот комплект оборудования для холодной ковки металла подобран исходя из реальных потребностей мастера и сбалансирован для каждодневной работы. По Вашему желанию он может быть дополнен несложным оборудованием для работы с горячим металлом — горном и ручным прессом.

    В комплект оборудования входит шесть станков для производства различных элементов и узоров, из которых последовательно выполняется композиция готового изделия — будь то ограждение, решетка, или металлическая мебель. Cтанки позволяют выполнять повторяющиеся стандартные элементы художественной ковки для получения одинакового узора на всем изделии — завитки, загибы, дуги, скрутки и т.д. Ответственные детали оборудования для увеличение надежности и срока службы выполнены из специальных марок стали и проходят сложный процесс обработки в заводских условиях.

     

    Однако, несмотря на запас прочности, не рекомендуется использовать для работы материал толщиной более 14 мм. Оборудование рассчитано на использование прутка, или квадрата до 12 — 14 мм, или металлическую полосу 4 — 6 мм. Более толстый металл без нагревания загнуть ручным инструментом физически сложно.

     

    В комплект ручного кузнечного оборудования для холодной ковки металла входит:

    • Станок для продольного скручивания материала вдоль своей оси «Твистер»
    • Универсальное приспособление для сгибания заготовки под заданным углом, или получения плавных дугообразных заготовок различных радиусов «Гнутик»
    • Станок для изготовления многозаходных завитков и спиралей различных диаметров «Улитка»
    • Оборудование для выполнения повторяющихся круглых элементов «Волна»
    • Приспособение для выполнения объемных элементов конструкций «Объемная»
    • Оснастка для одновременного скручивания нескольких заготовок вокруг продольной оси (квадратов или прутков до 6 мм) «Фонарик»

    Хорошим дополнением к комплекту  станков для холодной ковки служит ручной пресс с насадками. Он позволяет наносить на поверхность заготовки искуственные неровности различной формы, плющить металл, гнуть трубу, квадрат, пруток.

    Для нагревания металлических заготовок можно воспользоваться горном.


     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Станок для холодной художественной ковки своими руками: чертеж, инструкция и видео

    Самодельный станок для холодной ковки может пригодиться, если вам нравиться мастерить и вы не прочь сделать своими руками что-то красивое для загородной усадьбы, домашнего интерьера, для подарков близким и родным людям или просто для души.

    Величественный внешний вид изделий, сделанных способом ковки, манит изящными линиями и завораживает взоры. Издревле, во всех лучших домах, можно было непременно увидеть такие украшения, как металлические ажурные завитушки. Да и сегодня, когда разработано огромное количество всевозможных материалов и технологий, кованые изделия не потеряли своей актуальности.

    Изделия, изготовленные с помощью ковки, используются в дизайне наряду со стеклянными, пластиковыми и иными элементами декора. Ковка металла происходит холодным или горячим способом. Для выполнения процесса горячей ковки нужно выполнить множество особых условий, потому ей очень сложно заниматься в домашних условиях. Более доступным способом является художественная холодная ковка. Научиться ей намного проще, а при желании можно сделать самодельные станки для холодной ковки своими руками.

    Процесс холодной ковки

    При холодном варианте ковки потребуется два основных процесса:

    Чтобы провести данные мероприятия, не нужно сообщать металлу какую-то температуру. Но определенная термообработка все-таки должна происходить между этапами работ.

    Необязательно иметь в своем распоряжении полноценные станки для художественной ковки, часто любители изготавливают инструменты своими руками. С помощью самодельного оборудования можно придавать заготовкам всевозможные причудливые формы. Нужно только обзавестись определенными навыками работы. Поэтому готовьтесь к тому, что для того, чтобы согнуть требуемую фигуру, будут необходимы чертежи и немалые усилия. Выполнение работ возможно только с использованием сырья необходимой толщины.

    Изделия, которые получаются с помощью самодельного станка для холодной ковки, намного крепче тех, которые выполняются или отливаются с помощью штамповки. Так происходит за счет того, что металлические прутья, которые проходят через оснастку, прессуются вместе с приданием им необходимой формы. При этом способе ковки нужно не допускать ошибок, так как они практически не исправляемы. С приобретением навыков вы сможете создавать своими руками привлекательные и замечательные изделия.

    С помощью самодельного станка для холодной ковки, можно изготавливать такие изделия, как:

    • элементы вроде балконных козырьков, поручней для лестницы;
    • решетки на окна;
    • ограды и заборы;
    • мебель для дома – столы, стулья, кровати;
    • элементы, которые используются в дизайне дома: обрешетки каминов, треноги для цветов.

    Во время горячей ковки мастеру необходимо не только отдельное помещение, но и оборудование для кузнечного дела, а также специальные условия. При холодном способе нет необходимости предварительно разогревать заготовку, а непосредственно процесс выходит намного экономичней.

    При обработке большой партии однотипных изделий своими руками все можно сделать при помощи трафаретов и чертежа. Так удается значительно уменьшить трудозатраты и сократить время изготовления. Иногда детали необходимо нагреть, прогревание делают на участках стыков, чтобы не было кривизны. Новичкам рекомендуется перед выполнением работ тщательно продумать план изготовления, нелишним будет видео урок и выполнить чертеж будущего изделия.

    Инструменты и оборудование

    Ручной станок для выполнения холодной ковки включает ряд элементов. Необходимые приспособления, которые понадобятся для работы:

    • твистер;
    • улитка;
    • гнутик;
    • волна;
    • глобус;
    • фонарик.

    Многие названия покажутся забавными, но это довольно удобные для самодельного использования приспособления.

    Главным инструментом для работы будет гнутик, который используется для изменения формы металла. Его функция — изгиб детали под необходимым углом или изгиб дуг с различным радиусом.

    Улитка используется, как правило, для свивания в спирали стальных прутов. Это оснастка для сгибания прутков, полос, трубок, квадратов и профилей до формы спирали, изделий с различными формами и радиусом. Во время использования этого инструмента можно не ограничивать в радиусе создаваемую спираль и сделать ту величину, которая требуется.

    Инструмент «фонарик» необходим для сгибания металлических деталей. С помощью него обрабатывают металлические прутки, сечение которых менее 30 мм, или квадратные профили сечением менее 16 мм.

    При помощи такого устройства, как волна, делают волнообразно выгнутые элементы. Применяют его и для обработки труб, которые имеют шестигранное или круглое сечение.

    Твистер похож чем-то на фонарик. При помощи этих двух инструментов можно выкручивать прутья вокруг оси.

    С помощью глобуса можно выполнить большую дугу из профильного прута толщиной до 12 мм. Причем концы заготовки также плавно сгибаются.

    Этот инструмент для холодной ковки абсолютно не сложный, поэтому зачастую можно увидеть и самодельный. Заводскому он почти ни в чем не уступает.

    Станки для ковки

    Зачастую при работе, сделать станки для холодной ковки своими руками представляется гораздо целесообразней. Так как не каждый элемент можно полноценно обработать с помощью лишь ручного оборудования для ковки. Да и цена этого оборудования довольно большая, даже когда речь идет о простейшем станке улитке.

    Если домашний умелец сделает какое-то изделие на самостоятельно изготовленном кондукторе, то вещь будет уникальной, хотя по некоторым параметрам и будет уступать той, которая сделана в заводских условиях. Если планируется делать большое количество деталей с помощью холодной ковки, то лучше всего сделать кондуктор с электромотором. Так вы облегчите себе рабочий процесс.

    Полезным будет предусмотреть изготовление на станке основных видов работ – вытяжки, гибки и закручиваний. Эти устройства можно объединить во время создания кондуктора своими руками.

    Во время вытяжки изделию придается определенная форма. Для чего ее нужно пропустить через валики или пресс, причем сечение исходного сырья уменьшится.

    Процесс гибки состоит в том, что деталь гнут под требуемым углом. Выполнить эту операцию можно с помощью шаблонов. Они делаются таким образом: подготавливается чертеж изделия, по которому после делается шаблон. На стальную пластину приварите завитушку, после этот лист крепится на станке в держателе. Окончание заготовки устанавливают в прорезь, второй конец фиксируется. С помощью рычага происходит воздействие на один конец изделия, которое нужно протащить по всем изгибам пластины, используемой в роли шаблона.

    Делая шаблон, сварочный шов нужно проводить с внешней стороны, иначе он будет мешать при дальнейшей эксплуатации изделия.

    Часто мастера сами собирают простые устройства, с помощью которых можно изготавливать довольно оригинальные изделия. Тут все зависит от опыта мастера. Рассмотрим одну из таких самодельных моделей, чтобы понять сам принцип.

    Станок «Улитка» для ковки своими руками

    С помощью этого станка домашние мастера выполняют всевозможные кольца и спирали, завитушки, волны. Чтобы сделать этого рода станок, нужно действовать согласно чертежам и технологии, которая включает в себя ряд этапов.

    Прежде чем делать любые приспособления, ручные инструменты или станки для художественной ковки, требуется выполнение графических изображений, шаблонов, эскизов, чертежей будущего приспособления.

    Чтобы более точно получилась разметка, лучше всего пользоваться миллиметровой бумагой. Нарисуйте на ней спираль, у которой постепенно увеличивается радиус витков. Между витками нужно соблюдать одинаковый шаг. Нужно сказать, что это условие необходимо соблюдать только в случаях, если нужна симметричность узоров, как правило, делают не более 4 шт.

    Также учитывайте и то, какие будут заготовки, с которым нужно работать. Дистанцию между витками нужно сделать так, чтобы она немного превышала диаметр металлических прутьев, иначе сложно будет доставать из станка готовое изделие.

    Для рабочей поверхности будет необходимо листовое железо. Толщина в четыре миллиметра вполне хватит. Определение размеров происходит на основании габаритов необходимых деталей. Чтобы сделать форму, потребуется листовой металл в виде полос толщиной три миллиметра. С этим материалом можно работать с помощью ручных инструментов. Его просто выгибают по шаблону в спираль с помощью плоскогубцев.

    Чтобы создать полноценный процесс работы, необходимо сделать надежную фиксацию одного конца изделия. Тут понадобится кусок прута, который равен ширине полос. Для фиксации рабочей площадки потребуется верстак. Часто в роли стойки используют кусок толстостенной трубы. Главное – обеспечить максимальную фиксацию, так как при холодной ковке усилия прилагаются довольно большие.

    Сборка станка

    Чтобы сделать любой станок для холодной ковки, существует множество вариантов. Можно его изготовить разборным, монолитным или сплошным. При монолитной конструкции устройство целиком или части «Улитки» привариваются к площадке.

    По длине конструкции можно приварить небольшие кусочки прутков с расстоянием 5-6 см, в рабочей площадке для них нужно сделать специальные отверстия. Не забывайте тщательно крепить концы изделий, которые будете выгибать.

    Холодная ковка является особенно популярной среди начинающих в кузнечном деле. Для изготовления изделий этим способом не нужно ни хорошо оборудованной мастерской (можно обойтись гаражом или сараем), ни обладания большим опытом, не нужны особые знания о поведении металлов. Что касается приспособлений, то все необходимые станки и инструменты можно изготавливать своими руками в домашних условиях.

    Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

    кузнечных инструментов | Товары для кузнечного дела Интернет

    Не обманывайтесь дешевой доставкой. Более качественные кузнечные инструменты и лучшие цены — все в Blacksmiths Depot . Мы хотели бы быть вашим первым поставщиком кузнечного инструмента.

    В 1995 году мы начали продавать новые кузнечные инструменты по всему миру. Но эта история намного старше, и ее можно прочитать на странице о нас.Мы использовали эти кузнечные инструменты за десятилетия до того, как начали их продавать. Мы знаем, как их использовать и из каких материалов они должны быть изготовлены, чтобы прослужить всю жизнь.

    Мы продолжили поиск кузнечных инструментов и создали множество инструментов, которые позволяют справиться с растущим числом ситуаций, в которые попадают металлисты.

    Если вы кузнец или художник-кузнец, кузнец или конный мастер, изготовитель ножей или кузнец, оружейник или ювелир, или просто тот, кто любит играть с металлом, у нас есть необходимые вам качественные инструменты и принадлежности … …….и хотите. А у нас гораздо больше.

    Наковальни

    Украшение любого кузнечного цеха. Если вы покупаете новую наковальню, хотите ли вы, чтобы она выглядела как новая в течение десятилетий или вылетела из строя за короткое время? Зачем покупать новый, если он быстро станет выглядеть старым. Мы продаем прочные наковальни и постоянно тестируем другие марки, чтобы убедиться, что у нас есть отличные наковальни для продажи вам. У нас есть высококлассные кованые и литые наковальни, изготовленные из сплавов, которые предназначены для неправильного обращения с наковальней.

    Ковочные и специальные молотки

    Возьми свой молоток… они у нас есть. Переместите материал в желаемом направлении. Все, что для этого нужно, — это владение молотом и качественный молот из Blacksmiths Depot. У нас есть молотки всех известных марок, а также наша собственная торговая марка. Handwerks Peddinghuas, MOB, Picard и многие другие. Прямая, поперечная, закругление, обрезка, повторение, чеканка, опускание, купол, приподнятие …………

    Клещи

    Если вы не можете удерживать его надежно, это может быть чрезвычайно опасно.Щипцы очень зависят от формы и размера, но у нас есть и более универсальные. Попробуйте наш собственный бренд, созданный в нашем собственном магазине, или попробуйте европейский бренд, такой как Peddinghaus Handwerk или Perun. У нас также есть литые, но при этом прочные и удобные щипцы эконом-класса. У нас есть щипцы, которые предназначены для удерживания лезвий, плоских стержней, круглых и квадратных стержней, а также многих других форм.

    Пружинные зажимы и инструменты для текстуры

    Итак, у вас есть работа с гораздо большим количеством элементов, чем вы привыкли, и вы не хотите сваривать детали, которые выглядят литыми.Сделайте это быстро с помощью одного из наших инструментов для весенней заработной платы или текстуры. Они не выкованы из поковок. Они выкованы из тщательно обработанных штампов из легированной стали. Каждый раз получайте из них поковки первого поколения.

    Пуансоны и долота

    Харди Инструменты

    Книги и видео

    Кузницы

    Болты, винты и заклепки

    Принадлежности для кузнецов и кузнецов | Купите принадлежности, оборудование и инструменты для кузн на продажу в Centaur Forge

    Правила клиента на нашем складе;

    • Мандат на маску для лица все еще действует для Кузницы Кентавров
    • Используйте дезинфицирующее средство для рук
    • Без маски = подборщик со стороны обочины
    • Социальное дистанцирование
    • В магазине одновременно находится не более 3-х человек

    СКИДКИ для новых клиентов, членов ABANA, выпускников Farrier School… Подробности здесь! Отличные цены, быстрая доставка. 14,95 долларов США за доставку … Подробности здесь!

    ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ КЛИЕНТОВ

    НОВАЯ СДЕЛКА КЛИЕНТА:

    ЕСЛИ ВЫ НИКОГДА НЕ ОСТАВИЛИ ЗАКАЗ CENTAUR FORGE, СДЕЛАЙТЕ ЭТО СЕЙЧАС И ПОЛУЧИТЕ СКИДКУ 10% НА ПЕРВЫЙ ЗАКАЗ. Чтобы получить эту скидку, введите NEWBY при оформлении заказа.

    Имя клиента и / или адрес не должны отображаться на любые предыдущие заказы в нашей базе данных клиентов. Это предложение нельзя комбинировать ни с одним другие скидки или предложения о распродажах. Данная акция распространяется только на заказы, размещенные на сайте. Вы не увидите скидку 10% NEWBY при автоматическом подтверждении заказа. Скидка 10% NEWBY будет применена к вашему заказу только после того, как ваш заказ будет импортирован и подтвержден, что вы не совершали у нас покупки ранее.

    ДЛЯ КАНАДСКИХ РЕЗИДЕНТОВ:

    Нажмите ЗДЕСЬ для дополнительной информации.

    ДЛЯ ЧЛЕНОВ ABANA:

    Предоставьте нам свое членство в ABANA номер и получите скидку 5% от общей суммы покупки.

    Международная гильдия кузнецов:

    Предоставьте нам свою международную гильдию кузнецов. номер и получите скидку 5% от общей суммы покупки.

    ВЫПУСКНИКИ НОВОЙ ЗАДНЕЙ ШКОЛЫ:

    Отправьте нам копию своего сертификат аккредитованной школы и получите скидку 10% на 3 месяца после окончания учебы.

    Эти скидки не суммируются с другими скидками или продажными ценами. Щелкните здесь или позвоните по телефону 262-763-9175 для получения более подробной информации.

    Инструменты и принадлежности для кузнецов и кузнецов
    С 1960 года кузнецы и кузнецы выбирают кузницу Кентавров для нашего широкого спектра кузнецов и кузнецов. кузнечные инструменты и принадлежности. Будь то наша полная линейка угольных и коксовых кузниц, 40 различных наковальни, молотки, более 70 типов клещей, средства для ухода за копытами или просто подковы и гвозди — все это у нас есть.Мы постоянно добавляйте новые инструменты и материалы для кузнецов и кузнецов, чтобы удовлетворить растущие потребности наших кузнецы и кузнецы. Благодаря тому, что наш склад находится в Висконсине, мы готовы предложить самые низкие транспортные расходы. в США для обслуживания расширяющейся семьи клиентов.

    Оборудование для современных металлистов
    Классическое искусство работы по металлу — это талантливые и творческие руки и умы со всей страны вместе в сплоченном сообществе.Мы предоставить высококачественные изделия для обработки металлов для кузнецов и кузнецов.

    Кузнецы
    Кузнецу необходим доступ к большому разнообразию рашпилей, кузнечных инструментов и т. Д. подковы и гвозди по самой низкой цене для достижения успеха.
    Такие продукты, как Cleantrax и Vettec Серия продуктов пригодится для лечения органических проблем с копытами. Дополнительное кузнечное оборудование, такое как газовые кузницы, наковальни, молотки и Щипцы необходимы для рабочей обуви, они подходят для каждой лошади.

    Кузнецы
    Кузнецы полагаются на сверхпрочное оборудование, которое упрощает их рабочий процесс и повышает эффективность. Линия Кентавров Кузницы Кузни угольные и коксовые является наиболее полным в отрасли.
    У нас также есть шесть различных марок наковальней, размер которых выбирается любителем. 35-фунтовая наковальня вплоть до кузнеца массой 400 фунтов промышленного размера наковальни. Плюс молотки, щипцы и прочая специальность кузнеца. Инструменты и расходные материалы — это самый полный набор продуктов в отрасли.

    Обучение кузнецов и кузнецов
    Centaur Forge предлагает уникальные образовательные инструменты для улучшения вашего навыки металлообработки. У нас есть в наличии книги и видео , и имеют демонстраций продукции которые объясняют и отвечают на часто задаваемые вопросы в отрасли. Наш бесплатный каталог Centaur Forge дополняет наш интернет-магазин и является отличный ресурс для многих наших клиентов.Зарегистрируйтесь, чтобы получать наши каталог на нашем сайте, или позвоните нашим знающим сотрудникам с Ваши вопросы: 1-262-763-9175 с 7:30 до 17:00 CST.

    Фиксированная ставка отгрузки
    Почти все наши продукты имеют право на доставку по фиксированной ставке в пределах континентальной части США. Заказы, полученные до 15:00 CST, обычно отправляются в тот же день. Наши расходы на доставку начинаются с 14,95 долларов США. в качестве фиксированной ставки для соответствующих заказов.Цены на уголь и кокс включают доставку. Плата за крупногабаритный размер составляет 15 долларов США. добавлено для неупакованных наковальней, подставок для наковальней, кузнечных вытяжек и заказов на более чем 50 фунтов. и посмотрите наши Термины для получения полной информации.

    Только онлайн: специальные предложения
    Даже самый традиционный кузнец знает, что интернет-магазины самые удобные и выгодные. Чтобы отпраздновать наш онлайн клиентов, мы предлагаем специальные предложения только в Интернете. Наслаждайтесь еженедельными специальными предложениями и соблазнительные распродажи в большинстве праздничных выходных.Узнай первым о наши онлайн-предложения, когда вы подписываетесь на наши уведомления по электронной почте!

    Дружелюбное обслуживание клиентов
    Мы здесь, чтобы протянуть руку помощи в наши обычные рабочие часы. Позвоните или напишите нам, чтобы узнать:
    Информация о продукте / Общие вопросы / Предложения / Возврат

    Наши внимательные сотрудники службы поддержки клиентов рады услышать о вашем кузнеце. и замечания и вопросы о кузнечном оборудовании.

    Воспользуйтесь преимуществами более чем 50-летнего опыта работы с кузнецами и кузнецами. экспертиза. Звоните, пишите, покупайте и отправляйте у лучшего кузнеца Америки и магазин товаров для кузнецов сегодня!

    Аграрная техника в разработке

    Аграрная техника в разработке

    В отличие от многих других мастеров, кузнецы могут делать большинство своих инструментов. Основными инструментами являются ручные молотки и кувалды, большое количество и разнообразие зубил, пробойников и выколоток, а также набор клещей с битами или губками различной формы.

    Инструменты, которые вставляются в отверстие для инструмента на опоре, обычно с соответствующими верхними инструментами, снабженными подходящей ручкой, необходимы для формовки и резки.

    Для измерения и разметки необходимы штангенциркуль, делители, квадрат и линейка. Штангенциркули, разделители и установочный угольник должны быть достаточно тяжелыми и прочными, чтобы выдерживать воздействие на горячий металл в неблагоприятных условиях. Рекомендуется латунная линейка длиной около 600 мм, поскольку стальная линейка быстро ржавеет под воздействием тепла и воды.

    РИСУНОК 9

    РИСУНОК 10

    РИСУНОК 11

    МОЛОТКИ

    Для повседневной работы большинство кузнецов используют шаровой молоток весом от 750 до 1250 г (рис. 9). Ручной молоток должен иметь вес, подходящий кузнецу. Он должен иметь более длинный вал, чем обычно для других работ, и быть хорошо сбалансированным.Часто для определенных работ используются специальные молотки. Их кузнец обычно изготавливает по мере необходимости. Старые автомобильные полуоси — подходящий материал для молотков.

    Кувалды могут быть двусторонними, прямошовными или поперечно-упорными и обычно весят от 3 до 5 кг (рис. 10). У них длинные стержни для использования двумя руками.

    Все головки молотов должны быть надежно закреплены на валах. Используются как деревянные, так и металлические клинья (рис. 11). Центральные линии головки молотка и его вала должны находиться под прямым углом друг к другу.Поверхности молотка должны быть отполированы и не оставлять следов.

    ДОЛОТА

    Кузнецу нужны долота для резки как холодного, так и горячего металла. Для резки холодного металла стамески сравнительно короткие и толстые, а для горячего металла они тоньше и длиннее (рис. 12A). Долота могут быть из много форм и размеров, часто делаются специальные, чтобы облегчить ручную работу. Лучше всего их делать из стали, содержащей около 0,8% углерода. Автомобильные винтовые и листовые рессоры являются хорошей заменой, если ничего другого нет в наличии.

    Кузнецов часто привлекают для изготовления долота для других мастеров. Они должны быть закалены и закалены в соответствии с конкретными целями.

    НАБОРЫ

    Как и долота, наборы используются для резки горячего и холодного металла. В основном это стамески с ручками или стержнями. Проще всего обращаться с деревянными древками, но многие кузнецы используют ручки с металлическими стержнями. Они дешевы, их легко изготовить и установить. Как и долота, наборы для холодной обработки короткие и толстые, а для горячего металла они длиннее и тоньше.Опять же, они могут быть изготовлены в широком диапазоне форм для различных целей (рис. 12B).

    HARDY

    Hardy — это долото, предназначенное для того, чтобы соответствовать отверстию для инструмента в наковальне. Он используется с ручным молотком для резки горячего и холодного металла.

    РИСУНОК 12

    РИСУНОК 12 A

    ЩИПЦЫ

    Кузнец использует щипцы разных типов и стилей (Рис.13). Клещи должны крепко удерживать заготовку, не соскальзывая. Они часто изготавливаются для одной конкретной работы или адаптированы для конкретной заготовки и могут различаться по длине, размеру и весу, как и размеры металлов. Хотя кузнецы изготавливают свои собственные клещи, как правило, из мягкой стали, рекомендуется начать с изготовления хотя бы нескольких пар.

    ПУАНСОНЫ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ РАБОТЫ

    Они могут быть круглой, квадратной или почти любой другой формы, подходящей для работы. Пуансоны должны быть достаточно длинными, чтобы руки не попадали в отраженное тепло. оснащен ручками.Обычно они предназначены для удаления минимального количества металла из работы и расширения отверстия до размера и формы (рис. 14).

    ДРИФТЫ

    Выколотки больше похожи на короткие удары. Изготовленные из углеродистой инструментальной стали, они имеют точный размер и форму и могут быть круглыми, шестиугольными, восьмиугольными или почти любой другой формой. Их обычно забивают молотком, чтобы довести отверстие до нужного размера и формы, в то время как металл нагревается только до тускло-красного цвета. Можно нанести немного смазки, чтобы облегчить работу и улучшить качество обработки (рис.14).

    РИСУНОК 13

    РИСУНОК 14

    РИСУНОК 14 A

    РИСУНОК 15

    0

    19 FULLERS

    19 FULLERS как и стамески или наборы, бывают разных размеров и имеют закругленные края. Маленькие можно держать в руках, в то время как для больших размеров требуются древки или ручки, и по ним бьют кувалдой.Фуллеры обычно делают парами. Нижний сошник входит в отверстие для инструмента на наковальне. Они используются для опускания уступов при подготовке к ковке шипов и для вытягивания или перемещения металла в одном направлении (рис. 15).

    СТАБИЛКИ

    Это верхний и нижний инструменты, между которыми обрабатывается металл. Самые распространенные из них — полукруглые и используются для формовки круглых сечений по размеру после предыдущей ковки. Нижний инструмент входит в отверстие наковальни.В некоторых случаях верхний и нижний инструменты шарнирно соединены или скреплены пружинным ремнем или стержнем. Это может быть полезно, когда кузнец работает один. Они также распространены при работе с механическим молотком (рис. 16).

    ПЛОСКИ И МОЛОТКИ

    Имеют плоские поверхности с острыми или закругленными краями в зависимости от требований, их кладут на изделие и бьют кувалдой. Установочный молоток чаще всего используется для установки в плечи, а более плоский является хорошим инструментом для чистовой обработки и должен использоваться только для придания хорошей отделки ровным поверхностям (рис.17).

    РИСУНОК 16

    РИСУНОК 17

    РУЧНОЙ МАНДРЕЛЬ

    Этот инструмент имеет коническую форму и снабжен рукояткой. Он используется для округления небольших колец или для их растягивания до нужного размера. Его держат в руке либо за лицевую поверхность, либо за край наковальни (рис. 18).

    БОЛСТЕРНЫЕ ПЛАСТИНЫ

    Это стальные пластины с просверленными или пробитыми в них различными отверстиями. Они используются для формирования аккуратных уступов при изменении сечения заготовки.Некоторые типы имеют круглые и квадратные отверстия с потайной головкой и позволяют изготавливать болты с потайной головкой, как для лемехов (рис. 19).

    РИСУНОК 18

    РИСУНОК 19

    Инструменты ковки для уточнения предсказанных структур белков

    Значимость

    Структурная биология значительно выиграет от наличия чисто вычислительных средств получения структурных моделей белков, которые по точности не уступают по точности моделям, основанным на экспериментах по дифракции рентгеновских лучей.Структуры с промежуточным разрешением с точностью, которая на несколько ангстрем выше экспериментальной неопределенности, приписываемой рентгеновским структурам, теперь могут быть созданы в обычном порядке. Здесь мы черпаем вдохновение в кузнечном деле, чтобы помочь нам разработать методы, которые могут улучшить модели с промежуточным разрешением до экспериментальной точности, используя лишь скромные вычислительные ресурсы. Как и кузнецы, мы используем механические деформации вместе с коллективными модами, чтобы способствовать уравновешиванию. Мы обнаружили, что уточнению препятствует медленное вращение объемных боковых цепей внутри белка, и что снижение этих барьеров во время отбора проб по модам деформации дополнительно помогает уточнить предсказанные структуры.

    Abstract

    Уточнение предсказанных структур белков с помощью моделирования молекулярной динамики всего атома — это один из путей создания полностью с помощью вычислительных средств структурных моделей белков, которые по качеству не уступают моделям, определенным с помощью экспериментов по дифракции рентгеновских лучей. Однако медленные перестройки в компактном сложенном состоянии делают невозможным рутинное уточнение предсказанных структур с помощью неограниченного моделирования. В этой работе мы черпаем вдохновение из областей металлургии и кузнечного дела, где практикующие разработали практические способы управления уравновешиванием путем механической деформации своих образцов.Мы описываем двухэтапную процедуру уточнения, которая включает определение коллективных переменных для механических деформаций с использованием крупнозернистой модели, а затем выборку по этим модам деформации в моделировании всего атома. Выявление тех низкочастотных коллективных мод, которые больше всего изменяют карту контактов, оказывается эффективной стратегией для выбора, какие деформации использовать для выборки. Метод протестирован на 20 объектах уточнения из конкурса CASP12, и было обнаружено, что он вызывает большие структурные перестройки, которые приближают структуры к экспериментально определенным структурам во время относительно коротких полностью атомных симуляций продолжительностью 50 нс.Изучая точность состояний ротамера боковой цепи в субансамблях структур, которые имеют разную степень сходства с экспериментальной структурой, мы определили переориентацию ароматических боковых цепей как шаг, который остается медленным даже при поощрении глобальных механических деформаций во всех атомах. симуляции. Обнаружено, что уменьшение барьеров изомеризации ротамера боковой цепи в силовом поле, состоящем из всех атомов, способствует дальнейшему ускорению очистки.

    Вычислительная структурная биология очень похожа на металлургию.В основе обеих областей лежит способность неупорядоченных систем многих тел спонтанно образовывать упорядоченные структуры, движимые направленными потоками ландшафтов свободной энергии. В структурной биологии эта способность называется «сворачиванием», а в металлургии — «кристаллизацией». Однако для практических мастеров в обеих областях недостаточно понимания термодинамики, и важно понимать временные рамки изменений. Металлурги и их предки, кузнецы, используют тот факт, что на больших масштабах длины равновесие не достигается быстро в системе многих тел.Они используют этот неравновесный аспект для управления образованием надстроек, необходимых для прочности и гибкости готовой продукции. Напротив, более мелкие биологические структуры, белки, по крайней мере, in vivo, как правило, имеют достаточно времени, чтобы получить доступ к своим ансамблям с наименьшей свободной энергией. Тем не менее, в то время как равновесие почти царит в естественных условиях, вычислительные структурные биологи в настоящее время ограничены в количестве компьютерного времени, которое они могут использовать для доступа к конфигурациям белков с наименьшей свободной энергией.Это ограничивает нашу способность предсказывать трехмерные структуры белков с помощью моделирования. Однако различные стратегии приносят свои плоды в поисках предсказания трехмерных структур на основе последовательности. Вначале эти стратегии не пытаются рабски моделировать реальную молекулярную динамику белков на уровне детализации всех атомов, а используют несколько уловок: аналогии с известными белковыми структурами (1 (– 3), нейронными сетями и другими типами. машинного обучения (4⇓⇓⇓⇓ – 9), эволюционного анализа (10, 11) и крупнозернистого моделирования с использованием сокращенных описаний третичной структуры белка (12, 13) для получения начальных прогнозов.Эти методы приобрели большую силу за последние десятилетия, о чем свидетельствует серия экспериментов CASP, направленных на мониторинг прогресса сообщества в предсказании структуры белка (14). Для белковых ансамблей умеренного размера эти усилия теперь делают определение предсказанной структуры с умеренным разрешением с помощью вычислительных средств жизнеспособным. Однако после того, как станет доступной структура с умеренным разрешением, можно будет надеяться на достижение структурного разрешения, сравнимого с тем, что может быть достигнуто с помощью определения структуры на основе дифракции рентгеновских лучей.Широко распространено мнение, что такое высокое разрешение является предпосылкой для решения многих практических задач, таких как создание лекарств. Однако привлекательно то, что предсказанные структуры с умеренным разрешением уже оказались полезными для понимания многих вопросов о биологических механизмах и при разработке новых лабораторных экспериментов (15, 16).

    При попытке уточнить прогнозы умеренного разрешения для структурных моделей, сравнимых по разрешению с теми, которые определены экспериментально, проблемы временного масштаба, знакомые металлургу, теперь возникают с удвоенной силой.В то время как микросекундные расчеты молекулярной динамики теперь возможны для более мелких белков, такое моделирование становится все более трудным для более крупных систем и становится более дорогостоящим. Естественные временные рамки для уравновешивания биомолекулярных систем удлиняются с увеличением размера — в конечном итоге даже in vivo: на уровне цитоскелета структура фактически определяется процессами, далекими от равновесия (17, 18). Как можно преодолеть это несоответствие временных шкал между физическим и практическим, которое растет по мере увеличения размеров систем, чтобы позволить вычислительные структурные исследования более крупных систем? В этой статье мы предлагаем использовать идеи, вдохновленные мудростью и мастерством кузнецов.Кузнецы не ограничивают способы обработки металлов пассивным нагревом и охлаждением. Крупномасштабные конструкции в металлообработке определяются не только термическим равновесием (отжигом), но и создаются путем механической деформации металла и чередования такой деформации с нагревом и охлаждением. В том же духе для белков мы должны найти лучшие способы не только термически отжечь их пассивным способом, но и механически деформировать изначально предсказанные структуры, чтобы получить доступ к соответствующим частям фазового пространства в моделировании всего атома.Затем мы можем использовать выборку по важности, чтобы исследовать термодинамику субансамблей, чтобы идентифицировать аборигенный ансамбль. Чтобы разработать схемы для принудительного уравновешивания, полезно знать, почему определенные биомолекулярные движения являются медленными. Некоторые движения являются медленными просто потому, что они включают одновременное коллективное движение множества частиц. Эти крупномасштабные мягкие движения являются одними из самых медленных для уравновешивания. Они примерно соответствуют низкочастотным нормальным режимам белка, но, конечно, динамика белка ангармонична. Такие режимы могут быть найдены с хорошим приближением из крупнозернистых моделей (19, 20).Эти крупномасштабные деформации часто дополнительно замедляются из-за необходимости того, чтобы часть молекулы «трескалась», то есть локально разворачивалась, чтобы приспособиться к крупномасштабным механическим изменениям (21, 22). Кроме того, как и трение твердого тела о твердое тело, мелкие неровности в нижней части энергетического ландшафта из-за необходимости надлежащего вращения громоздких скрытых боковых цепей могут привести к переходам, которые в лаборатории могут длиться секунды (23, 24). Эти движения являются медленными отчасти из-за высокой плотности внутренней части белков, но, возможно, также из-за связи между движениями боковых цепей, которые могут приводить к стекловидному поведению (25, 26).

    Эти идеи о том, почему коллективные движения белков так медленны, вдохновляют инструменты уточнения, которые мы разрабатываем в этой статье. Подход, который мы исследуем, состоит из нескольких этапов. Сначала мы находим кандидатов в медленные режимы путем анализа главных компонентов моделирования равновесия с использованием довольно точной крупнозернистой модели. Затем мы выделяем те режимы, которые приводят к наибольшему взлому, то есть те режимы, которые изменяют карту контактов. Поскольку стабилизирующие контакты должны быть разрушены, эти растрескивающие движения, вероятно, будут самыми медленными и, таким образом, ограничивают стандартное улучшение.Затем мы используем выбранные режимы, чтобы охарактеризовать термически доступные ансамбли в моделировании всего атома, используя для них выборку по важности. Мы обнаружили, что даже при явной выборке выбранных крупномасштабных коллективных движений мелкозернистое уравновешивание все же может быть медленным. По-видимому, эта остаточная медленность связана с вращением боковых цепей. Мы обнаружили, что эти заключительные «стадии полировки» могут быть катализированы снижением барьеров двугранного вращения боковых цепей, что позволяет проводить дальнейшее уточнение.

    В этой статье мы исследуем эти инструменты и покажем, как их можно использовать для уточнения предсказанных структур, найденных в CASP12, которые обсуждались в других недавних работах по проблеме уточнения (27).Мы показываем, что с помощью очень скромных вычислительных ресурсов можно добиться значительного улучшения структурной точности. Мы также показываем, что не только окончательные одиночные прогнозы улучшаются, но и структурные ансамбли, полученные с помощью выборки молекулярной динамики, начиная с уточненных прогнозов, очень близки к ансамблям, которые получаются, если использовать экспериментальную кристаллическую структуру в качестве отправной точки.

    Результаты

    Обзор основных компонентов-ориентированное уточнение структуры целей CASP12.

    Всего 20 целей уточнения были подвергнуты уточнению под руководством основных компонентов, обнаруженных в крупномасштабном моделировании с использованием модели ассоциативной памяти, опосредованной водой, структуры и энергии (AWSEM). Все исходные структурные модели были взяты из представленных в категории уточнения конкурса CASP12 (28). Рис. 1 и 2 и в таблице 1 представлены сводные данные о производительности настоящего протокола уточнения, а также о производительности двух наиболее эффективных команд из тех, которые участвовали в CASP12 (29, 30).Уточнение, управляемое главным компонентом (ПК), ускоряет выборку конформационного пространства (позволяя значительно сократить вычислительные затраты) и, таким образом, обеспечивает доступ к частям конформационного пространства, которые значительно ближе к кристаллической структуре, чем исходные модели. В результате структуры, отобранные во время уточнения под управлением ПК, которые наиболее похожи на кристаллические структуры (обозначены как «Лучшие» в Таблице 1), больше похожи на кристаллические структуры, чем те, которые были обнаружены командой, получившей высшее ранг в исследовании. Соревнование CASP12 по 17 из 20 целей.Анализ первого раунда результатов уточнения под руководством ПК показал нам, что изомеризация ротамера боковой цепи участвует в медленных движениях, которые необходимы для более близкого к отбору образцов нативных структур. Поэтому мы также проверили влияние уменьшения вдвое вращательных барьеров боковой цепи в силовом поле молекулярной механики (см. Материалы и методы для получения подробной информации о реализации) на способность управляемой ПК схемы совершенствовать структуры. Используя уменьшенные барьеры вращения боковой цепи, две из трех протестированных целей (TR884 и TR948) достигли структур с более низким среднеквадратичным отклонением, чем лучшие структуры, которые были достигнуты с использованием моделирования с полной высотой барьера за то же время моделирования (рис.2 и таблица 1). Моделирование третьей цели, которая была протестирована с уменьшенными барьерами, TR872, не показало более низкое среднеквадратичное значение, чем моделирование с полным барьером, в течение 50 нс. Тем не менее, моделирование уменьшенной высоты барьера для TR872 действительно показало значительную тенденцию к созданию структур, более похожих на естественные. Когда мы расширили моделирование TR872 до 200 нс, среднеквадратичное значение упало и осталось около ∼2,0 Å через 100 нс, при этом самое низкое среднеквадратичное значение, измеренное в прогоне, составило 1,901 Å ( SI Приложение , рис. S6 B ), что представляет собой 0.Улучшение на 7 Å по сравнению с лучшей структурой, полученной в ходе моделирования с полным барьером 50 нс.

    Рис. 1.

    Краткое изложение протокола уточнения под управлением ПК, использованного в данном исследовании. Протокол уточнения включает этап крупнозернистого моделирования для определения механических деформаций, которые должны быть выполнены на этапе уточнения всех атомов, где молекула механически деформируется. Крупнозернистый AWSEM с эволюционными ограничениями из потенциала сверхглубокого обучения (AWSEMER-UD) (11) моделировался при постоянной температуре 300 K, исходя из исходной структуры модели, взятой из репозитория CASP12.Затем крупнозернистая траектория используется для нахождения основных компонентов движений позвоночника. Затем был выбран один главный компонент из числа тех, у которых были наибольшие собственные значения, в соответствии с влиянием его движения на изменение количества контактов (подробности см. В «Материалы и методы» ). Эти движения потребуют взлома. Вариации значения выбранного главного компонента во время траектории постоянной температуры показаны серым цветом. В пяти последующих моделированиях уточнения явного растворителя для всех атомов зонтичный потенциал применялся к образцу вдоль выбранного главного компонента.Контрольные точки потенциалов гармонического смещения были выбраны в диапазоне от -2 до 2 в единицах стандартного отклонения значений главных компонент, выбранных во время крупнозернистого моделирования AWSEMER-UD. Внизу показывает исходную и исходную структуры с соответствующими значениями главных компонентов.

    Рис. 2.

    Сводка результатов уточнения. ( A ) Среднеквадратичные значения исходных структур (черные), уточненных структур с наименьшим среднеквадратичным значением из группы «Seok» («Seok Best», зеленый) (29) и структур с наименьшим среднеквадратичным отклонением с использованием Протокол AWSEM-PCA («PCA Best», синий).Кроме того, наименьшее среднеквадратичное значение, полученное при моделировании трех целей (TR884, TR872 и TR948), где барьеры боковой цепи были уменьшены вдвое [PCA Best half-DIHE (двугранный)], отмечены красными треугольниками. ( B ) Разница в среднеквадратичных значениях (Δrmsd; обратите внимание, что это противоположно значениям −Δrmsd, показанным в таблице 1) между исходными структурами и структурами в Seok Best (зеленый), PCA Best (синий) и «Лучший полуфабрикат СПС ДИГЕ» (красный). Черная линия проводится при значении Δrmsd = 0 в качестве ориентира для глаза.( C ) Среднеквадратичные значения исходных структур (черный), слепо выбранных структур из группы Seok (зеленый), группы «Feig» (красный) (30), уточнение под управлением ПК («PCA Select (Top1 ), ”Синий) и структура с наименьшим среднеквадратичным отклонением из пяти верхних выборок (“ Выбор PCA (Top5) ”, голубой). ( D ) Разница в среднеквадратичных значениях между исходными структурами и структурами в группах Seok (зеленый), Feig (красный), PCA Select (Top1) (синий) и PCA Select (Top5) (голубой) . Черная линия показана при Δrmsd = 0 в качестве ориентира для глаза.

    Таблица 1.

    Сводка результатов уточнения

    Уточнение под управлением ПК приводит структуру к исходному состоянию.

    Наиболее поразительный результат наших тестов уточнения заключается в том, что механические деформации, доступные при уточнении под управлением ПК, вызывают значительные изменения структуры белка, которые обычно не происходят в протоколах уточнения чистой молекулярной динамики с ограничениями структуры при постоянной температуре. Практически для всех целей отбор проб под управлением ПК приводит некоторые траектории к структурам, которые ближе к исходному состоянию, чем исходные модели.Несколько особенно драматических структурных перестроек, которые улучшают структурную точность, проиллюстрированы на рис. 3. На рис. 3 показаны структуры до и после уточнения под управлением ПК. TR866 претерпел относительно большие изменения петлевых структур на двух сторонах своей структуры во время моделирования уточнения. В уточнении TR872 под руководством ПК вся короткая спираль на N-конце переворачивается в более нативную конформацию, чем была обнаружена в исходной структуре. При уточнении TR947 многоспиральный домен, который выступал в растворитель, вступает в контакт с остальной частью свернутого домена, как это видно на кристаллической структуре.Такие драматические структурные изменения в больших масштабах длины не происходят в столь же короткие сроки в обычных моделях уточнения на основе фиксированных ограничений.

    Рис. 3.

    Три примера конформационных изменений при уточнении, где уточнение под управлением ПК значительно улучшает структуру: TR866, TR872 и TR947. ( Top ) Во всех этих случаях исходные структуры (прозрачный красный) имеют по крайней мере один домен, который претерпевает значительный структурный переход (обозначен стрелками).Эти переходы поощряются управляющими потенциалами ПК. Полученные уточненные структуры показаны синим цветом. Соответствующие экспериментально определенные структуры показаны белым цветом. Структурные представления полного списка белков в этом исследовании показаны на рисунке S7. ( Нижний ) Переновзвешенные профили свободной энергии в зависимости от выбранной главной компоненты нанесены на график для каждого набора уточняющих имитаций. Вертикальные оранжевые, зеленые, голубые и синие полосы указывают значения главных компонентов исходной, выбранной верхней 1, самой низкой среднеквадратичной ошибки и экспериментально определенных структур, соответственно.Горизонтальная красная линия указывает относительный порог свободной энергии в 2kBT от наиболее вероятного значения главного компонента в соответствии с повторным взвешиванием имитаций уточнения. В схеме выбора структуры мы сначала применили «фильтр свободной энергии», который выбирает структуры со значениями PC в областях ниже этого порога 2kBT. Среднее значение статистического потенциала для всех атомов RWplus (31) нанесено на график как функция значения главного компонента ( Нижний ).

    Сводка слепо выбранных моделей с использованием схемы машинного обучения со статистической энергией в качестве характеристик.

    Схема структурного уточнения под управлением ПК проверяет структуры в широком диапазоне значений основных компонентов, некоторые из которых близки к значениям, подходящим для кристаллической структуры, но также и другие значения, которые находятся далеко и, следовательно, уводят структуры в сторону от кристаллических структур. . Поэтому, чтобы ограничить начальный пул структур, которые должны учитываться при слепом выборе, мы применили «фильтр свободной энергии».Поскольку в протоколе используется выборка по важности, можно найти профиль свободной энергии вдоль главного компонента в качестве приблизительной «координаты реакции». Затем фильтр свободной энергии выбирает те структуры в областях пространства главных компонентов, где относительная свободная энергия подансамбля, соответствующая этому значению главного компонента, менее чем на 2kBT выше, чем свободная энергия, соответствующая наиболее вероятному значению главного компонента в соответствии с повторное взвешивание уточняющих симуляций (рис.3).

    После применения фильтра свободной энергии протокол выбора продолжается с применением схемы логистической регрессии на основе машинного обучения, которая выбирает пять моделей из пула уточнения для каждой цели белка. Как показано на рис. 2 и в таблице 1, с точки зрения процента улучшаемых структур модель с наивысшей оценкой, полученная с помощью этой процедуры (первая позиция), конкурирует с двумя наиболее эффективными командами CASP12. Наша схема выбирает «1 верхних» выбранных структур, структурная точность которых улучшена по сравнению с исходными моделями для 9 из 20 целей, тогда как было обнаружено, что 10 из 20 целей были улучшены в лучших выбранных структурах, о которых сообщили Сек и Фейг.Лучшие структуры из топ-5 структур, выбранных из уточнения под управлением ПК, лучше, чем исходные структуры для 12 из 20 целей. Для тех целей, которые были успешно уточнены до более низкого среднеквадратичного значения, чем у исходной модели, величина улучшения среднеквадратичного значения, обнаруженная в исследованиях Сока и Фейга, обычно составляла ∼0,1 Å. Однако для протокола уточнения под управлением ПК улучшения имеют в среднем значительно большую величину, чем те, которые были обнаружены при использовании других методов, причем наиболее резкое улучшение по сравнению с уточнением под управлением ПК составляет ∼4 Å (рис.2 D ). Отобранные топ-5 структур были дополнительно протестированы на предмет их компетентности для решения проблемы фазирования с использованием молекулярного замещения (MR) на основе существующих данных дифракции рентгеновских лучей. Показатели функции трансляции Z (TFZ) были улучшены с помощью схемы уточнения структуры под управлением ПК для всех семи целей в нашем тесте ( SI, приложение , таблица S2). Это демонстрирует, что слепо выбранные модели из уточнения под управлением ПК могут помочь в решении нефазированных рентгеновских кристаллических структур.

    Исследование поверхности свободной энергии по подобию кристаллической и исходной структур.

    Вера в то, что выполнение полностью атомных симуляций при достаточном времени приведет к почти естественным структурам, неявно опирается на представление о том, что энергетические ландшафты, создаваемые текущими полностью атомными силовыми полями, на самом деле направляются к экспериментально определенным структурам для белковых последовательностей которые изучаются (32). Даже если нынешние атомистические ландшафты, на самом деле, в достаточной степени распределены по каналам, проблемы с отбором проб с полностью атомными моделями из-за медленных режимов перегруппировки усложняют определение истинного минимального бассейна свободной энергии для любой данной белковой последовательности.Чтобы увидеть, действительно ли полностью атомистический ландшафт надлежащим образом связан с рентгеновской структурой, мы попытались определить относительную свободную энергию ансамбля структур, близких к исходным модельным структурам, и ансамбля структур, близких к известным кристаллическим структурам, путем расчета относительные свободные энергии различных значений выбранного главного компонента, используемые в наших уточняющих моделированиях. В большинстве случаев подансамбль с главным компонентом, который соответствует кристаллической структуре, находился в пределах 2kBT от минимума профиля свободной энергии ( SI Приложение , рис.S1), поддерживая идею о том, что текущее атомистическое силовое поле направляется к нативным структурам. Тем не менее, для нескольких целей самые низкие среднеквадратичные значения, взятые во время моделирования уточнения, все еще были выше типичного кристаллографического разрешения ~ 2 Å; т.е. в непосредственной близости от экспериментально определенных структур выборка не проводилась. Чтобы отобрать образец ближе к экспериментально определенной структуре, может потребоваться отбор образцов по дополнительным основным компонентам, как обсуждается ниже.В качестве альтернативы, некоторые аспекты текущего силового поля, которые не соответствуют кристаллической структуре мономера, могут препятствовать отбору образцов таких почти естественных структур. Наконец, кристаллические контакты или наличие дополнительных партнеров взаимодействия в кристалле, которые не были включены в моделирование уточнения, могут привести к этому несоответствию.

    Для дальнейшего изучения складчатого ландшафта вблизи экспериментально определенных структур, мы выполнили дополнительное моделирование зонтичной выборки для одной из целей уточнения, TR872.TR872 был выбран для дальнейшего анализа по нескольким причинам. Экспериментально определенная структура TR872 была решена как мономер, и поэтому мы не ожидаем осложнений, связанных с влиянием отсутствующего олигомерного интерфейса на моделирование уточнения с использованием только мономера. Хотя исходная модель TR872, которая была предоставлена ​​для доработки во время конкурса CASP12, имеет относительно высокое среднеквадратичное значение по сравнению с экспериментально определенной структурой (5,589 Å), уточнение под руководством ПК позволило существенно усовершенствовать эту исходную модель до такой структуры: в лучшем случае чуть выше кристаллографического разрешения (2.6 Å). Более того, эта мишень была тщательно изучена Хео и Фейгом (30) и была обнаружена ими как трудная для уточнения с помощью типичного основанного на ограничениях моделирования с полным атомным уточнением. Позже они также показали, что силовое поле действительно имело ансамбль структур с минимальной свободной энергией, который находится в пределах экспериментальной точности (2 Å) в соответствии с их обширным моделированием, в котором использовался тот же полностью атомный потенциал, который использовался в настоящем исследовании (27).

    Моделирование, предназначенное для исследования ландшафта свободной энергии между моделью и экспериментально определенными структурами, было инициализировано, начиная как со структуры, имеющей наименьшее среднеквадратичное значение, до исходной, взятой во время моделирования уточнения («модельная» структура), так и с экспериментально определенная структура.Отбор проб проводился по Q diff , параметру порядка, который интерполирует между двумя структурами (подробности см. В «Материалы и методы »). Полученные профили свободной энергии после повторного взвешивания предполагают, что существует небольшой барьер, разделяющий структурные ансамбли модели и экспериментально определенную структуру (Рис. 4 A и B , Top ). Структуры в бассейне свободной энергии, расположенном рядом с модельной структурой (бассейн B), как правило, более неоднородны, чем структуры в бассейне, ближайшем к рентгеновской структуре (бассейн A), что можно увидеть по большей дисперсии в конструкции (рис.4 A и B , Top ) и параметры порядка, которые использовались для количественной оценки структурного сходства (рис. 4 A и B , Middle и Bottom ). Мы также наблюдали барьеры между модельной и экспериментально определенной структурой в профилях свободной энергии для нескольких других целей ( SI Приложение , рис. S4). Такой барьер, по-видимому, замедлит попытки уточнения с использованием только прямой молекулярной динамики при постоянной температуре.Ниже мы обсудим очевидное происхождение этого барьера и несколько способов преодоления этого барьера с целью эффективного уточнения структур, близких к естественным.

    Рис. 4.

    Поверхности свободной энергии, построенные на основе зонтичной выборки Q diff TR872. Поверхности показаны с двумя типами координат реакции: среднеквадратичное значение ( A ) и значения Qw ( B ). Каждая поверхность показана как функция сходства как со структурой модели, так и с исходной структурой. ( A и B , Top ) Существует очевидный барьер между бассейнами, наиболее близкими к экспериментально определенной структуре (бассейн A), и бассейнами, наиболее близкими к модельной структуре (бассейн B). ( A и B , Middle ) Среднее значение и стандартное отклонение точности боковой цепи для захороненных и открытых остатков, рассчитанные как функция этих же координат реакции. Они показаны отдельно для ароматических остатков и для неароматических остатков. ( A и B , Bottom ) Значение математического ожидания и стандартное отклонение статистического потенциала всех атомов, RWplus, рассчитанные как функция этих же координат реакции.

    Точность ротамеров с боковой цепью.

    Как только пептидный остов предсказанной структуры находится в пределах нескольких ангстрем от остова экспериментально определенной структуры, любые оставшиеся значительные различия между предсказанными и экспериментальными структурами, вероятно, будут вызваны различиями в ориентации боковых цепей. Правильная ориентация боковой цепи может играть роль в правильной настройке сайтов связывания для лекарств и катализа и, таким образом, является интересной мерой качества структуры.Определение ориентации боковых цепей происходит медленно, особенно внутри переполненного белка. Здесь мы вычислили долю углов ротамера боковой цепи, которые находятся в пределах 40 их соответствующих значений в кристаллических структурах (значение, обычно принимаемое для присвоения дискретных состояний ротамера). Мы отдельно отслеживаем эту фракцию на предмет скрытых остатков, переориентация которых сильно связана с белком в глобальном масштабе, и остатков на поверхности, которые относительно свободно вращаются в растворителе.Наши расчеты показывают, что захороненные ароматические остатки обычно менее правильно размещены, чем захороненные неароматические остатки, в том, что касается их угла χ1, но точность предсказанных углов χ2 выше для захороненных ароматических остатков, чем для захороненных неароматических остатков ( SI Приложение , рис. S2). Последнее наблюдение может быть объяснено более ограниченным априорным распределением углов χ2 для ароматических остатков, чем для неароматических остатков, происходящих из стереохимии (33).Для краткости мы называем точность групп захороненных остатков в конструкции «bAccuracy» и аналогичным образом называем точность групп обнаруженных на поверхности остатков «sAccuracy».

    Мы подробно исследовали точность ориентации боковых цепей для ряда смоделированных структурных ансамблей TR872. Ансамбли были созданы с использованием смещенной выборки, которая была разработана для исследования ландшафта свободной энергии между двумя эталонными структурами. Одной эталонной структурой была экспериментально определенная структура.Другой эталонной структурой была структура, созданная во время уточняющего моделирования TR872 под управлением ПК, которая имела наименьшее среднеквадратичное значение экспериментальной структуры. Полученные повторно взвешенные ландшафты свободной энергии как функция сходства с эталонными структурами можно увидеть на рис. 4. При использовании либо среднеквадратичных значений, либо долей правильных попарных расстояний, Qw, до эталонных структур, два доминирующих бассейна свободной энергии могут быть замеченным на пейзаже. Мы обозначаем эти бассейны как «бассейн A» и «бассейн B.Бассейн А — это бассейн на ландшафте, ближайший к экспериментально определенной структуре. Бассейн B находится примерно на одинаковом расстоянии от экспериментально определенной структуры и уточненной структуры.

    В бассейне B точность определения углов χ1 для ароматических остатков оказалась ниже, чем для неароматических остатков (рис. 4 A и B , Middle ). Среднее значение χ1 bAccuracy увеличивается в среднем по мере уменьшения среднеквадратичного значения кристаллической структуры, указывая на то, что точность основной цепи и точность боковой цепи действительно связаны в почти естественных структурных ансамблях.Дисперсия bAccuracy меньше в естественном бассейне (бассейн A), чем в бассейне B: конформации боковой цепи значительно более ограничены для конформаций скелета, близких к экспериментально определенной структуре. Точность открытых боковых цепей ниже, чем точность скрытых боковых цепей, и демонстрирует более высокую степень вариации: состояния ротамера открытых остатков на поверхности менее четко определены, чем состояния ротамера скрытых остатков. Взятые вместе, эти результаты показывают, что одним из узких мест при уточнении структур, начиная с моделей, близких к естественным, является коррекция углов χ1 ароматических остатков.Поскольку в лабораторных условиях перевороты ротамера боковой цепи могут занимать миллисекунды или даже больше (24), неспособность в достаточной мере определить углы χ1 ароматических остатков путем прямого моделирования в наносекундных временных масштабах, очевидно, является проблемой, которую необходимо преодолеть, если структура, основанная на молекулярной динамике схемы доработки должны быть полностью успешными.

    Уменьшение барьера двугранных боковых цепей еще больше улучшает схему уточнения структуры с помощью ПК.

    Можно представить несколько способов ускорения изомеризации боковых цепей белка.Здесь мы решили уменьшить энергетические барьеры между ротамерами с боковыми цепями, используемыми в силовом поле для всех типов остатков, уменьшив вдвое силовую константу двугранного потенциала (34). По-прежнему будет существовать барьер для переориентации из-за упругой деформации белковой среды, такой же, как при диффузии межузельных атомов в металле (35). В моделировании выборки Q diff TR872 с уменьшенными барьерами кажущиеся барьеры свободной энергии, разделяющие модель и естественные бассейны (бассейны A и B на рис.5 A ), тем не менее, были значительно сокращены (рис. 5 B ). Это уменьшение кажущейся высоты барьера также наблюдалось, когда барьеры изомеризации боковой цепи только для ароматических остатков были уменьшены: алифатические остатки хорошо уравновешиваются в настоящих временных масштабах моделирования. Таким образом, медленная изомеризация ароматических боковых цепей, по-видимому, является основным препятствием для дальнейшей очистки. Стерическое скопление во внутренней части белка — еще один важный эффект, замедляющий вращение боковых цепей.Следовательно, вращение боковой цепи может быть дополнительно ускорено за счет уменьшения ван-дер-ваальсовых радиусов атомов в больших остатках боковой цепи. Конечно, нужно быть осторожным, чтобы любые средства, используемые для ускорения движений, не нарушали также и равновесные структуры неблагоприятным образом.

    Рис. 5.

    Уменьшение двугранных барьеров боковой цепи снижает кажущийся барьер свободной энергии между модельной структурой и экспериментальной структурой. ( A – C ) Свободная энергия, построенная на основе термодинамического отбора проб TR872 Q diff с использованием ( A ) силового поля CHARMM36m, ( B ) силового поля CHARMM36m с двугранными барьерами боковой цепи ароматических остатки уменьшены вдвое, и ( C ) силовое поле CHARMM36m с двугранными барьерами боковых цепей всех остатков уменьшено вдвое.Профили кажущейся свободной энергии показаны как функция двух типов координат реакции, rmsd ( A – C , слева ) и Qw ( A – C , справа ). Снижение барьеров боковой цепи ароматических остатков снижает большую часть кажущегося барьера свободной энергии по направлению к нативному состоянию, что было замечено при моделировании полного барьера, в то время как уменьшение барьеров боковой цепи всех типов остатков по существу устраняет барьер.

    Таким образом, мы затем протестировали влияние снижения барьеров изомеризации ротамера боковой цепи на производительность схемы уточнения структуры под управлением ПК для TR872, проведенной, как и раньше, но с более низкими барьерами.В течение того же времени моделирования, которое использовалось ранее (50 нс), набор имитаций с уточнением нижнего барьера сгенерировал структуры со среднеквадратичными значениями, аналогичными лучшим расчетам, полученным с использованием стандартного силового поля. Уточнения нижнего барьера также дали значительно улучшенные значения Qw ( SI Приложение , рис. S6). Мы расширили уточняющее моделирование, используя как стандартные, так и силовые поля с пониженным барьером, с 50 нс до 200 нс. Моделирование сокращенных барьеров продолжительностью более 200 нс демонстрирует явно лучшую детализацию, чем моделирование в долгосрочном масштабе с исходными барьерами.Моделирование под управлением ПК с использованием уменьшенных барьеров изомеризации боковой цепи последовательно снижает среднеквадратичное значение выбранных структур из экспериментально определенной структуры, в конечном итоге достигая среднеквадратичного значения всего 1,901 Å. Мы протестировали процедуру с использованием уменьшенного силового поля барьера на двух дополнительных мишенях, TR884 и TR948. Обе эти цели также демонстрируют улучшенное структурное совершенствование с использованием уменьшенных барьеров (рис. 2 и таблица 1).

    Важно помнить, что белки не остаются замороженными в единой структуре, а образуют ансамбль на ландшафте (26).Поэтому мы исследовали, позволяет ли улучшенная выборка, возникающая в результате снижения барьеров изомеризации боковой цепи, реконструировать этот ансамбль путем неограниченной выборки, начиная с модельных структур или экспериментально определенных структур. С этой целью мы выполнили дополнительный набор из четырех 100-нс неограниченных расчетов постоянной температуры (300 K) для TR872, исходя из уточненной модельной структуры, а также из кристаллической структуры. Мы использовали как полубарьерные, так и полнобарьерные силовые поля.Тест Колмогорова – Смирнова (К.С.) позволяет количественно оценить сходство различных ансамблей (36). Поэтому тест KS, основанный на значениях взаимной Qw пар структур из смоделированных ансамблей, был использован для проверки сходства различных ансамблей. Тест KS показывает, что ансамбли, которые были созданы, исходя из модели и экспериментальных структур, более похожи друг на друга, когда используется силовое поле с уменьшенными барьерами изомеризации боковой цепи, чем когда ансамбли генерируются с использованием силового поля с барьеры полной изомеризации ( SI Приложение , рис.S5).

    Обсуждение и заключение

    Экспериментально определенные структуры и собственные ансамбли.

    Рентгеновская дифракция широко считается золотым стандартом для определения структуры белков. Теперь, когда с помощью моделирования и других экспериментальных методов определения структуры можно получить структурные модели, близкие к экспериментальной точности дифракции рентгеновских лучей или даже в пределах нее, разумно задаться вопросом, могут ли структуры, полученные этими другими методами, в некотором смысле быть, Лучшее представление структур, отобранных молекулой в растворе, чем рентгеновские структуры.Есть по крайней мере два априорных способа, с помощью которых структурные ансамбли, полученные моделированием, могут лучше представлять молекулу, чем структуры, указанные в исследованиях дифракции рентгеновских лучей: ансамбль в растворе и ( ii ) даже средняя структура моделируемого ансамбля может быть более точной, чем рентгеновская структура, из-за посторонних влияний в кристалле, например, кристаллических контактов. Если в качестве критерия использовать консенсус между методами, влияние кристаллов на среднюю структуру кажется довольно слабым.Недавно Хео и Фейг (27) показали, что силовое поле молекулярной динамики, используемое в настоящем исследовании, создает ансамбли с минимальной свободной энергией, центрированные в пределах 0,8–2,0 Å Cα среднеквадратичного отклонения от экспериментально определенных структур для всех восьми целей уточнения, которые они проверено. Их анализ, однако, также показывает, что существует значительное структурное разнообразие в термически доступных ансамблях этих белков, возможно, большее разнообразие, чем некоторые могут себе представить. Оба этих результата согласуются с нашими настоящими выводами.За некоторыми заметными исключениями, белковые структуры на основе дифракции рентгеновских лучей почти всегда депонируются в структурные базы данных в виде уникальных наборов трехмерных координат. Однако многие эксперименты показывают, что белки в растворе образуют многочисленные конформации (26). Было показано, что даже при определении структуры белков в кристаллах рентгенограммы лучше объясняются ансамблем структур, чем отдельной структурой (37, 38).

    Хотя белковые скелеты, по-видимому, в значительной степени не подвержены влиянию кристаллов, то же самое в целом неверно для ориентации боковых цепей.Когда дифракция рентгеновских лучей используется для определения структуры одного и того же белка в различных кристаллических средах, ориентации боковых цепей структур часто не совпадают (39, 40), особенно когда кристаллы имеют разные пространственные группы. Это несоответствие наиболее заметно для боковых цепей, которые находятся на поверхности белка, но также существует для боковых цепей, которые скрыты внутри белка (41). Уровень согласия между ориентациями боковых цепей в нескольких рентгеновских структурах одного и того же белка лишь немного выше, чем уровень согласия, который мы обнаружили между ориентациями боковых цепей почти нативных смоделированных ансамблей и соответствующими кристаллическими структурами. .В нашем моделировании «точность» ротамеров с открытыми на поверхности боковыми цепями оказалась в среднем всего 50–60% для структур, близких к естественным (среднеквадратичное значение 1-2 Å), что было определено путем сравнения с одним X -лучевая структура, тогда как сравнение множественных рентгеновских структур предполагает взаимное согласие в ориентации открытых боковых цепей на уровне 75%. Согласие между рентгеновскими структурами и моделируемыми ансамблями, близкими к естественным, для скрытых боковых цепей выше, около 90%, но все еще не идеально.При сравнении нескольких рентгеновских структур было обнаружено, что ориентации скрытых боковых цепей совпадают примерно в 95% случаев (41). Таким образом, дно складной воронки лучше рассматривать как кальдеру (42) с умеренной шероховатостью, а не как особую точку.

    Мы также должны помнить, что подход, который мы принимаем даже в идеальных условиях, позволяет предсказать структурный ансамбль мономерного белка в растворе. Кристаллические структуры, по-видимому, в большинстве случаев лежат внутри или очень близко к этим предсказанным ансамблям растворов, но на структуры мономеров в кристаллах может влиять присутствие олигомерных партнеров.Если структура одного белка зависит от его олигомерного партнера, белковый комплекс необходимо полностью смоделировать после уточнения. Если присутствуют кофакторы, такие как лиганды, гемы и ионы, их также необходимо будет включить в структурное уточнение, основанное на чисто физических силовых полях. В нашей панели анализов белки, которые содержат явно связанные ионы или гемовые группы, такие как TR922 (два кальция связаны) и TR891 (гемовые связи), не были очищены, как и те, которые не содержат таких кофакторов. SI Приложение , таблица S1 содержит сводку результатов уточнения и примечания для каждой цели уточнения, указывающие, была ли решена цель в комплексе с другим белком или в комплексе с кофактором.

    Поиск внизу воронки.

    Ранние теоретические рассмотрения проблемы сворачивания белка столкнулись с идеей, что для завершения полностью неуправляемого поиска белком его нативного состояния во всем его конформационном пространстве потребуется во много раз больше возраста Вселенной.Теперь мы понимаем, что полный поиск в конформационном пространстве не нужен: предвзятый случайный поиск, который руководствуется сильными нативными взаимодействиями в направленном энергетическом ландшафте, позволяет белкам сворачиваться в биологических временных масштабах (43, 44). На первый взгляд может показаться загадочным, почему было так сложно предсказать и уточнить структуру белка с помощью молекулярного моделирования, даже когда доступны точные энергетические функции. Разрешение этого кажущегося парадокса заключается в том, что в нижней части воронки неровность ландшафта, по-видимому, достаточно велика, чтобы дать временные шкалы уравновешивания, которые бросают вызов текущим вычислительным ресурсам, даже если они недостаточно велики, чтобы создать проблему для физиологии.

    Мы видели, что как только структура белка оказывается на достаточно малом среднеквадратичном расстоянии от экспериментально определенной структуры с точки зрения эффективной координаты реакции, она спонтанно переходит в состояние, очень близкое к кристаллической структуре. Наши симуляции, соединяющие модельную структуру и экспериментально определенную структуру TR872, демонстрируют эту точку зрения (рис. 4 A ). Как только структура достигает 2,5 Å (или Qw ≥ 0,8) экспериментальной структуры с точки зрения среднеквадратичного значения CA, как статистический потенциал (оценка RWplus), так и точность боковой цепи (bAccuracy) приобретают почти идеальную корреляцию со среднеквадратичным значением. , и в этом «радиусе» почти нет барьера между нативом и другими структурами.

    Анализ ландшафта свободной энергии, по-видимому, предполагает наличие небольшого кинетического барьера, отделяющего бассейн около экспериментальной структуры от других близких к естественным структурам. Недостаточная выборка во время нашего моделирования Q diff может переоценить высоту такого барьера из-за памяти структур, используемых для инициализации моделирования, в то время как использование несовершенных координат реакции смещает эту выборку, вероятно, приводит к недооценке барьера, поэтому указанную здесь высоту барьера следует считать несколько неопределенной.Однако важно отметить, что мы определили, что исправления двугранных боковых цепей — это движения, которые вносят вклад в этот барьер. Уменьшение двугранных барьеров боковой цепи улучшает отбор проб на дне воронки (рис. 5 B и C ). Действительно, повторение нескольких прогонов по уточнению структуры под руководством ПК с более низкими двугранными барьерами боковых цепей позволило достичь более нативных белковых структур, чем моделирование с полными барьерами, которые обычно используются.

    Инструменты белкового кузнеца.

    Есть много предпосылок для успешной доработки под управлением ПК. Во-первых, относительно точное крупнозернистое силовое поле полезно для определения соответствующих векторов ПК для значительного изменения структур. Здесь мы использовали AWSEMER-UD (11), крупнозернистое силовое поле, которое, как было продемонстрировано, само по себе является успешным инструментом для предсказания структуры белка de novo. Учитывая набор векторов ПК, соответствующие ПК могут быть идентифицированы путем проверки на взлом по координатам ПК.

    Хотя это исследование демонстрирует возможности использования протокола уточнения под управлением ПК, выбирающего только один вектор ПК в качестве координаты выборки, дальнейшие уточнения могут быть достигнуты путем детализации по дополнительным векторам ПК. Чтобы продемонстрировать эту возможность, мы геометрически изменили структуру TR872, последовательно заменив значения PC исходной модели на значения исходной структуры. Результирующая кривая среднеквадратичного отклонения от количества замененных значений ПК ( SI Приложение , рис.S3) показывает, что коррекция 15 ПК с наибольшими собственными значениями без какой-либо дополнительной вероятностной выборки приводит к структуре со среднеквадратичным отклонением 1,5 Å от экспериментальной структуры. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы найти наилучший способ переупорядочения векторов PC, чтобы выборка по минимальному их количеству привела к максимальному уточнению предсказанных структур с крупнозернистой структурой.

    В этой статье мы проиллюстрировали, как подход под управлением ПК может улучшить предсказанные структуры белков до их кристаллических структур.Текущий метод также может быть использован для уточнения структур среднего разрешения, полученных, например, с помощью методов крио-ЭМ, или для выборки конформаций белков, претерпевающих большие конформационные переходы. Протокол похож на то, как кузнецы выковывают мечи. Это оказывается очень эффективным в вычислительном отношении. В реальном кузнечном деле важным аспектом является многократное нагревание и охлаждение образца. Естественным продолжением текущего протокола было бы объединение механических деформаций под управлением ПК с непрерывным моделированным отпуском, который выполняет управляемое случайное блуждание в температурном пространстве (45, 46).Можно также рассмотреть возможность проведения моделирования обмена гамильтоновой репликой с репликами, которые имеют разную силу барьеров изомеризации ротамеров боковой цепи, чтобы использовать ускорение, разрешенное за счет снижения барьеров, без ущерба для структурной специфичности, достигаемой при использовании полной высоты барьера. Используя возможности этих ортогональных методов в усовершенствовании, мы можем вскоре ожидать, что более точные структуры станут повседневно доступными из расчетных прогнозов с точностью, соперничающей с определениями дифракции рентгеновских лучей.

    Материалы и методы

    Анализ главных компонентов моделирования AWSEMER-UD.

    Анализ главных компонентов (PCA) — это процедура поиска набора взаимно ортогональных векторов для описания многомерного набора данных. Коэффициенты первого вектора определяются так, чтобы дисперсия многомерных входных данных в этом направлении была максимальной. Второй вектор ортогонален первому и указывает в направлении, которое максимизирует оставшуюся дисперсию входных данных и т. Д.В контексте динамики белка PCA использовался для описания существенной динамики белка на основе коррелированных колебаний атомистических положений (47, 48). Чтобы получить хорошо отобранный ансамбль для анализа PCA, мы использовали крупнозернистое силовое поле AWSEMER-UD (49). AWSEMER-UD первоначально был описан в исх. 11. Здесь мы приняли вариант AWSEMER-UD и инициализировали моделирование из структур, которые были предоставлены участникам конкурса по уточнению структуры CASP12 (28).Полный гамильтониан, используемый во время крупномасштабного моделирования, приведен в формуле. 1 : H = Vbackbone + Vcontact + Vburial + VFM + VHB + VUD − Bias. [1] Первые пять членов в уравнении. 1 взяты из стандартного потенциала AWSEM, описанного в ссылке. 12. VUD-Bias (уравнение 2 ) — это гармонический потенциал, основанный на парных контактах, выведенных из RaptorX, метода вывода контактов на основе глубокого обучения (4, 50, 51): VUD-Bias = 12kUD-Bias ( Q − 1.0) 2. [2] В уравнении. 2 , жесткость пружины kUD − Bias = 400.0 ккал / моль и Q дается в формуле. 3 : Q = 1 / ∑i, jwij∑i, jwij⋅exp− (r-restimate) 22σij2. [3] Сумма в уравнении. 3 пробегает все контакты, предсказанные RaptorX, которые имеют предсказанную вероятность больше 0,5. wij в формуле. 3 — это префактор, который пропорционален вероятности образования контакта, определенной RaptorX (50). restimate — это оценочное расстояние, зависящее от типа пары остатков, которое было получено путем обзора базы данных белковых структур (11). σij = | i − j | 0.15 Å — ширина скважины, зависящая от разделения последовательностей.

    Всеатомные симуляции под управлением ПК.

    Смоделированная траектория из AWSEMER-UD использовалась для анализа PCA положений атомов CA. Рассчитанные векторы PC упорядочены по собственным значениям. Собственное значение указывает величину флуктуации соответствующего движения ПК. Поскольку петля на терминальном конце белка может демонстрировать большие колебания, этот тип движения иногда может проявляться в ПК с наибольшими собственными значениями.Поскольку эти виды движений обычно не имеют отношения к структурному совершенствованию, мы используем «контактный фильтр», чтобы отфильтровать эти виды движений. Контактный фильтр вычисляет SD контактов для 10 ПК с наибольшими собственными значениями. Контакт определяется как образующийся, если соответствующие атомы CA находятся в пределах 9,5 Å друг от друга. Таким образом, контактный фильтр может улавливать ПК, которые изменяют структуру в наибольшей степени. Мы выбрали ПК с наибольшим стандартным отклонением числа контактов, чтобы направлять выборку для последующих полностью атомных симуляций.

    Затем был проведен набор полностью атомных явных моделей уточнения растворителя под управлением ПК. Чтобы провести моделирование всех атомов по выбранному вектору ПК, мы применили потенциал зонтичной выборки вдоль выбранного вектора ПК. Всего в зонтичной выборке использовалось пять окон с контрольными точками в -2,0, -1,0, 0, 1,0 и 2,0 раза выше стандартного отклонения значений ПК из моделирования AWSEMER-UD, которое использовалось для получения ПК. Такой выбор зонтичной выборки обеспечивает широкий охват пространства ПК.Было только три случая, когда значение ПК экспериментально определенной структуры выходило за пределы диапазона этого выбора ( SI Приложение , рис. S1). Во всех трех случаях исходная структура находилась на расстоянии более 7 Å от экспериментально определенной структуры.

    Полноатомное моделирование было выполнено с использованием силового поля CHARMM36m (Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics 36m) и временного шага 2,0 фс. Полный заряд системы нейтрализовали добавлением ионов Na и Cl, и конечная ионная концентрация была равна 0.15 М. Моделирование проводилось в ансамбле с постоянным числом, объемом и температурой частиц. Зонтичные потенциалы постепенно увеличивались в силе с течением времени, линейно увеличиваясь от 0,0 до большой жесткости пружины k = 200 кДж / моль в течение первых 1 нс и сохраняясь постоянным на этом большом значении в течение 2 нс. Затем прочность была линейно уменьшена во времени до k = 5,0 кДж / моль в течение 1 нс и удерживалась на этом значении до конца моделирования. Эта процедура обеспечивает быстрое структурное изменение белка в начале моделирования.Общее время моделирования составляло 50 нс. Моделирование проводилось с использованием GROMACS 5.1.4 (52) с патчем PLUMED-2.3.4 (53, 54). Профили свободной энергии были восстановлены с использованием метода анализа взвешенных гистограмм (WHAM) (55).

    Улучшение отбора проб ротамеров с боковой цепью за счет снижения барьера изомеризации ротамеров с боковой цепью.

    Изомеризация боковой цепи происходит медленно внутри белков (24). Явный барьер для изомеризации может быть уменьшен за счет уменьшения силовой константы двугранных потенциалов боковой цепи в молекулярном силовом поле (34).Стоит отметить, что эффективный барьер для изомеризации боковой цепи представляет собой комбинацию явного барьера в силовом поле молекулярной механики и фактора, зависящего от окружающей среды, возникающего в результате стерических столкновений во время попыток вращения (24). Здесь мы уменьшили силовую постоянную двугранных потенциалов вдвое по сравнению со стандартными значениями, используемыми в силовом поле CHARMM36m. Были протестированы два варианта такого восстановления: ( i ) восстановление только для ароматических остатков (His, Phe, Tyr и Trp) и ( ii ) восстановление для всех типов остатков.Мы обнаружили, что уменьшение барьеров ароматических остатков значительно снижает барьер между модельными и экспериментально определенными структурами и что уменьшение барьеров для всех типов остатков дополнительно снижает этот барьер (рис. 5). Мы протестировали эффект снижения барьера изомеризации боковой цепи наполовину для всех типов остатков на слепое уточнение структуры, выполнив моделирование уточнения под управлением ПК для трех целей: TR884, TR872 и TR948.

    Выбор целей уточнения и исходных структур.

    Все цели доработки были взяты из конкурса доработок CASP12. Первоначальные структуры были загружены с официального сайта CASP12. Уточненные структуры сравнивали либо с экспериментально определенными структурами, представленными на том же веб-сайте, либо, если структура там не была доступна, с соответствующими экспериментально определенными структурами, которые были депонированы в базе данных Protein Data Bank (PDB) (56).

    Слепой отбор очищенных белковых структур с использованием схемы машинного обучения.

    Чтобы выбрать структуры-кандидаты из нашей уточняющей выборки без использования информации об экспериментально определенной структуре, мы использовали алгоритм на основе машинного обучения, основанный на логистической регрессии. Подробности этого метода были приведены ранее (3). Вкратце, мы использовали три функции, фиксирующие качество структур для нашего обучения и прогнозов: энергии «RWplus» (31), общие энергии AWSEM, оцененные на основе структур скелета белков с помощью гамильтониана AWSEM (12), и VUD-Bias. член (4) (Ур. 2 ). Алгоритм логистической регрессии был обучен путем классификации 1% верхних структур (с наименьшим среднеквадратичным значением СА к экспериментально определенной структуре), которые были отобраны во время серии имитаций уточнения одного белка (здесь мы использовали TR866). Функция стоимости, которую необходимо минимизировать во время обучения, приведена в формуле. 4 : J (θ) = — 1m∑i = 1m [y (i) log (ŷ (i)) + (1 − y (i)) log (1 − ŷ (i))]. [4] В уравнении. 4 , m — количество обучающих примеров, θ — весовой вектор, = 1 / (1 + e − θT⋅x).y — обучающие данные, которые в данном случае представляют собой верхний 1% структур, отобранных во время моделирования уточнения TR866, как описано выше. Во время обучения веса этих трех характеристик были оптимизированы таким образом, чтобы функция стоимости J была минимизирована.

    Выборка ландшафтов свободной энергии между модельными и экспериментальными структурами.

    Чтобы охарактеризовать ландшафт свободной энергии в нижней части складывающейся воронки, мы выполнили набор имитаций зонтичной выборки на основе координаты реакции Q diff , которая интерполируется между двумя заданными эталонными структурами (57): Qdiff = q (rij) −q (rij) 1 / q (rij) 2 − q (rij) 1.[5] q (rij) в уравнении. 5 приведено в формуле. 6 : q (rij) = 1 (N − 2) (N − 3) ∑j> i + 2 [e− (rij − rijN1) / 2σij2 − e− (rij − rijN2) / 2σij2]. [6 ] В формуле. 6 , σij = | i − j | 0,15 Å и q1 = qijN1, q2 = qijN2. Верхние индексы N 1 и N 2 указывают расстояния, измеренные в первой и второй эталонных структурах, соответственно. Мы выбрали структуру с наименьшим среднеквадратичным значением CA, которое было отобрано во время моделирования уточнения под управлением ПК (с полной высотой барьера), в качестве первой эталонной структуры и соответствующую экспериментально определенную структуру в качестве другой эталонной структуры.

    Метрики оценки подобия структуры.

    Мы использовали две метрики для измерения сходства уточненных структур с экспериментально определенными структурами. CA rmsd измеряет среднеквадратичное отклонение атомов CA в структуре от соответствующих положений атомов в экспериментально определенной структуре после выравнивания. Qw вычисляется, как показано в формуле. 7 : Qw = 2 / ((N − 2) (N − 3)) ∑j − i> 2e − rij − rijN2 / 2σij2. [7] В уравнении. 7 , rij и rijN — это расстояния между атомами СА двух остатков в модельной и экспериментально определенных структурах, а N — общее количество остатков в целевом белке.σij = | i − j | 0,15 Å — ширина скважины, зависящая от разделения последовательностей.

    Оценка ротамеров с боковой цепью.

    Чтобы оценить точность ротамеров с боковой цепью, мы вычислили точность боковой цепи для захороненных и открытых остатков на основе нашего моделирования (bAccuracy и sAccuracy) (3). Погребенные остатки определяются как те, которые имеют 20% или меньше нормализованных площадей, подверженных воздействию растворителя, в то время как открытые остатки определяются как те, которые имеют 50% или более нормализованных площадей, подверженных воздействию растворителя (58).Точность боковой цепи измеряли как долю скрытых остатков, у которых углы боковых цепей лежат в пределах 40 ° от углов соответствующих экспериментально определенных структур. В этом исследовании были проанализированы углы боковых цепей χ1 и χ2.

    Тест на молекулярное замещение.

    Следуя обычно используемым протоколам, чтобы максимизировать производительность молекулярного замещения, гибкие части входных моделей (исходная модель до уточнения и лучшие 5 слепо выбранных моделей) были удалены в соответствии с предсказанными вторичными структурами с использованием RaptorX Property (59) , алгоритм предсказания вторичной структуры белка, разработанный с использованием глубокого обучения.Все сегменты, которые, как предполагалось, были катушками, были удалены. Эти обрезанные модели были введены в Phaser под Phenix (60) для расчета показателя TFZ. Факторы B всех моделей были равномерно установлены на 0, а оценочное среднеквадратичное значение было установлено на 2,0 Å. Пространственные группы молекул в кристалле загружены в соответствии с данными, представленными на сайте PDB. Все остальные параметры остаются в значениях по умолчанию. Количество копий поиска основывалось на субъединичной стехиометрии кристаллических структур.Из 20 белков, используемых в схеме уточнения структуры под управлением ПК, только 7 белков были протестированы на молекулярную замену, потому что они имели данные дифракции рентгеновских лучей, депонированные в базе данных, и имеют относительно простую стехиометрию субъединиц (мономер или димер).

    Благодарности

    Мы благодарим Ганса Фрауэнфельдера, чьи героические исследования установили важность и сложность энергетического ландшафта свернутых белков, идеи, которые лежат в основе этой работы. Авторы благодарят Джорджа Филлипса и Митча Миллера за полезные обсуждения молекулярной замены и фазирования данных рентгеновской дифракции.Эта работа поддерживается Национальным научным фондом (NSF) — Центром теоретической биологической физики, грантами NSF PHY-1427654 и NSF CHE-1614101, а также грантом R01 GM44557 из Национального института общих медицинских наук. Дополнительную поддержку оказала кафедра Д. Р. Булларда-Уэлча в Университете Райса (грант C-0016, предоставленный P.G.W.).

    Сноски

    • Вклад авторов: X.L., N.P.S., J.N.O. и P.G.W. спланированное исследование; X.L., N.P.S., W.L., S.J., X.C., M.К. и П.Г.У. проведенное исследование; X.L., N.P.S., W.L., X.C., M.C. и P.G.W. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; X.L., N.P.S., W.L., S.J., M.C., J.N.O. и P.G.W. проанализированные данные; и X.L., N.P.S., J.N.O. и P.G.W. написал газету.

    • Рецензенты: R.B.B., Национальные институты здравоохранения; и A.E.G., Лос-Аламосская национальная лаборатория.

    • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    • Размещение данных: код AWSEM доступен в Интернете по адресу https: // github.com / adavtyan / awsemmd. Код для выполнения смещения на базе ПК в GROMACS доступен в Интернете по адресу https://github.com/XingchengLin/PC-guided_protein_structure_refinement.git.

    • Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.18116/-/DCSupplemental.

    Кузнечные инструменты и оборудование различных типов

    Типы кузнечных инструментов

    Использование соответствующих кузнечных инструментов и оборудования обеспечивает безупречную кузнечную работу.Эту кузницу иногда называют подом, потому что в ней используется под в качестве источника нагрева металла для легкой деформации. Современное кузнечно-прессовое оборудование отличается высокой степенью автоматизации, изготовлено на высокотехнологичном оборудовании и значительно облегчило жизнь кузнецов. Типы кузнечного инструмента включают в себя наковальню, долото, ключ, долото, молоток, пресс, матрицу, плоскость, пробойник и выколотку, обжимной блок, зажимные тиски и под.

    Печь или очаг : используется кузнецами для нагрева металлических изделий. Он состоит из четырех опор, чугунного или стального корпуса, чугунного днища, дымохода и воздуходувки.

    Наковальня : это разновидности кузнечного инструмента. Может служить верстаком кузнеца. Это большая металлическая плита, обычно сделанная из стали. Наковальня используется для выполнения различных операций, таких как выравнивание металлических поверхностей и получение форм с помощью молотка. Некоторые наковальни содержат прочные дыры и дырки. Отверстие для выносливости служит квадратным хвостовиком для выносливых, а отверстие для перфорации обеспечивает зазор для пробивки отверстия в металле.

    Наковальня

    Долото : долото используется для резки и вырубки металла.Он изготовлен из высоколегированной стали с восьмиугольным поперечным сечением с конической режущей кромкой на одном конце. Долото, используемое при ковке, бывает двух типов: горячее и холодное долото. Горячее долото используется для горячей ковки, а холодное долото — для холодной ковки.

    Зубец : этот тип кузнечного инструмента используется для транспортировки нагретого металла к опоре. Доступны щипцы различных типов и конструкций, чтобы обеспечить надлежащий захват различных форм и размеров металлов.

    Фуллер : фуллер помогает создавать канавки или углубления в процессе ковки.Его также используют для растяжения металла. Фуллер работает с грушами, помещая одну под металл, а другую сверху. Это позволяет одновременно производить вдавливание с обеих сторон металла.

    Молот : молоток используется по-разному, в зависимости от типа ковки, которую необходимо выполнить, например, горячая ковка, холодная ковка, ковка в закрытых штампах, штамповочная штамповка, штамповка и т. Д. Молоток служит инструментом для ковки, используемым в получение форм на заготовках. Он используется в качестве ударных инструментов и может быть классифицирован как ударный молот и перфоратор.

    • Падение отбойного молотка: тяжелый таран падает на металл под действием силы тяжести. Используется силой руки кузнеца.
    • Силовой молот: источник энергии — гидравлическая система, сжатый воздух или электричество для приведения в движение молота. Используется, когда требуется большое количество работ. Мощность работает путем размещения заготовки на опоре, уровень используется для контроля падения тяжелого плунжера на заготовку.

    Клещи : кузнечные инструменты этого типа используются для удержания и токарной обработки горячих металлов.Доступны щипцы разных типов и размеров. Они классифицируются по захвату клещей.

    Пробойник и выколотка : этот тип кузнечного инструмента изготовлен из высокоуглеродистой стали, которая помогает делать горячие отверстия на горячих металлических деталях. Этот кузнечный инструмент доступен в разных размерах и имеет общую форму. Выколотка — это пуансон большого размера, используемый для увеличения отверстий.

    Flatter : этот ковочный инструмент используется для выравнивания поверхности заготовки.Он состоит из плоской грани, соединенной с прямым хвостовиком. Материалы флейты — это высокоуглеродистая сталь.

    Swage : это кузнечно-прессовое оборудование придает заготовкам различные формы. Он также изготовлен из высокоуглеродистой стали.

    Пресс-блок : это кузнечно-прессовое оборудование изготовлено из чугуна или стального литья прямоугольного сечения с несколькими отверстиями. Отверстия бывают разных размеров и форм.

    Молоток наборный : Молоток наборный — это кузнечный инструмент, используемый для обработки плоскости поверхности, формовки и изготовления углов.Этот инструмент для ковки имеет похожие формы с более плоским. Изготовлен из инструментальной стали. Перед использованием установленного молотка обрабатываемая деталь должна быть размещена на опоре.

    Зажимные тиски : это кузнечное оборудование используется для удержания заготовок в кузнице. Он состоит из двух губок, пружины и плоского дна. Заготовки зажимаются между двумя губками и затягиваются, чтобы прочно удерживать их.

    Чугун : это кузнечно-прессовое оборудование изготовлено из инструментальной стали и закалено.С одной стороны у него заостренный хвост, а другая часть похожа на рог наковальни. Это кузнечное оборудование может работать и на наковальне за счет конического хвостовика.

    Пресс : это кузнечно-прессовое оборудование использует чрезмерное давление для придания металлу желаемой формы. На этом кузнечном оборудовании можно выковать сразу все изделие. Доступны прессы двух типов: ковочные механические и гидравлические.

    • Ковочный пресс механический: это механическое устройство, оснащенное двигателем, кривошипом, маховиком и т. Д.он легко прижимает плунжер к металлу. Это кузнечное оборудование не подходит для больших или сложных изделий, но оно полезно, когда требуются простые формообразующие эффекты.
    • Ковочный гидравлический пресс: операция выполняется с помощью жидкости под высоким давлением, приводимой в движение гидравлическими насосами, чтобы прижать плунжер к металлу. Это кузнечное оборудование обеспечивает силу при ковке изделия. Он используется и предпочтителен, когда необходимо подделать большой или сложный предмет.

    Ковочные штампы : это кузнечное оборудование необходимо для правильного формования металла.Он служит формой, в которую запрессовывают ковкий металл. Плашки важны во всех кузнечных проектах; используется для крупных производственных и сложных работ. Плашки бывают двух типов: открытая и закрытая.

    • Открытая матрица: открытая матрица не полностью покрывает металл, обеспечивая свободный поток везде, кроме соприкосновения металла с матрицей.
    • Закрытая матрица: закрытая матрица полностью покрывает металл при ударе или прижатии к нему.

    также проверяют: различные типы литейных инструментов и оборудования и различные виды ковочных операций

    Создавайте инструменты своими руками: дома, создавая экономику ручной работы


    Автор фотографии Unsplash / raulbarrios

    Кузнецы часто имели особый статус среди традиционных людей; когда гнулся твой плуг или ломалась коса, он сохранял жизнь твоей семье.Должно быть, они походили на алхимиков, превращающих голые камни в сверкающие украшения или жестокое оружие; здесь, в Ирландии, даже их дома выглядели иначе, с причудливой дверью в форме замочной скважины, которая сообщала о ремесле жителя так же четко, как любой парикмахер или вывеска мясника.

    Попробуйте ненадолго заняться кузнечным делом, и вы сами уважаете их. Металлы, такие как медь или олово, можно придать холодным способом, но железу требуется более тысячи градусов тепла, чтобы оно стало податливым; для таких температур вам понадобятся древесный уголь, кузница и постоянный поток воздуха, а также умение знать, что вы делаете.

    Я не утверждаю, что обладаю такими навыками, но под руководством двух отличных наставников я смог взять ржавый кусок выброшенного оборудования и, нагревая и толкая его много раз в течение двух дней, сплющил и придал ему форму, пригодную для использования. мачете. Этот курс был одним из многих, предлагаемых ирландской организацией CELT, и проводился в центре Slieve Aughty в графстве Голуэй.

    Металлическая кузница ручной работы

    Мы начали с создания кузницы — в данном случае из глины, песка и конского навоза, смешанных в форме песочного замка.Мы разрезали и скрепили пластиковые пакеты и деревянные доски, чтобы сформировать сильфоны, и использовали трубы, чтобы соединить их с глиняной структурой, и вскоре у нас появилось что-то примитивное, но пригодное для использования. Позже мы использовали металлические, чтобы сэкономить время, но очень приятно знать, что рабочую кузницу можно сделать практически из ничего.



    Двое моих однокурсников топят свою кузницу; мехи — это трубы и мешки для корма для скота, сама кузница вылеплена из глины, песка и конского навоза.

    Мы быстро поняли, что ковка металла означает много времени стоять над огнем, держа металл — очевидно, щипцами — в нужном месте, чтобы получить нужное количество тепла, и забирая его в нужный момент.Слишком много тепла, и он искрится и распадается, слишком мало и никакие удары не могут сдвинуть его с места. Кузнецы из кино выглядят как культуристы, бьющие кувалдами по раскаленному металлу; на самом деле это гораздо более неистовое и часто деликатное постукивание, так как у кузнеца есть всего несколько секунд, чтобы внести нужные изменения, прежде чем он снова остынет.

    В моем случае я сколотил старую деталь станка в прямой брус, сплющил ее в форму ножа в течение следующих двух дней, а остальное сделало немного резки и полировки.Я вырезал ручку из ветки орешника, нагрел «конец ручки» металла, пока он не стал желтым, и прижал горячий металл к ручке с помощью порыва пара и нескольких вспышек пламени от дерева. Результат выглядит немного грубоватым, как оружие, которое орк может использовать в Хоббите, но оказалось, что это вполне пригодный инструмент.

    Экономика для мастеров

    Кузнечное дело — одна из десятков профессий, которые были широко распространены во всех традиционных культурах, когда в большинстве деревень были семьи ремесленников — бондаря, мастера, кожевники и тростники, — которые теперь сохранились только как фамилии.Дети обучались с раннего возраста, изучали какой-то навык в течение нескольких лет и могли войти в рабочий мир в качестве мастеров в том возрасте, когда сегодня подростки проводят свои лучшие годы скучно и саморазрушительно.

    Мир мастеров создает экономику, чуждую современным людям Запада; Вместо дешевых вещей, предназначенных для быстрого выбрасывания, товары нужно было делать прочными, их нужно было ремонтировать, переделывать, перековывать или заново сшивать, без гор мусора. В такой экономике полностью отсутствовали анонимные транзакции, от которых, как мы думаем, мы зависим; писатели столетия назад описывали распознавание определенных бочек, гвоздей или седел, как если бы мы распознали чей-то почерк, а репутация мастера зависела от качества их работы.

    Конечно, мало кто сможет больше зарабатывать на жизнь кузнецом, но это умение, которое мы должны сохранить; пластик можно перерабатывать только несколько раз, а вот железо можно перерабатывать бесконечно. Когда мир больше не сможет массово производить новые материалы с прежними темпами, когда не будет нового пластика и меньше лесов, у нас будут миллиарды тонн отходов на свалках. В таких фильмах, как WALL-E , Землю покрывают мусором, но в реальной жизни большая часть этого мусора будет не только многоразовой, но и ценной, а сегодняшние свалки могут стать минами завтрашнего дня.


    Нож, который я сделал, с книжкой для масштабирования.

    Для получения дополнительной информации о CELT’s Weekend in the Hills: Если вы находитесь в графстве Голуэй, обязательно посетите центр Slieve Aughty рядом с Loughrea.


    Брайан Каллер — обозреватель газеты и поселенец из графства Килдэр, Ирландия. Он занимается садоводством, разводит пчел, берет интервью у пожилых соседей о традиционном образе жизни, изучает старинные ремесла и пишет об этом. Его работы появлялись в The American Conservative , Front Porch Republic , First Things , Resilience.org , GRIT и был представлен в программе BBC QI . Найдите сочинения Брайана в Old School School и видео в Old School School на YouTube . Прочтите все его сообщения MOTHER EARTH NEWS здесь.


    Все блоггеры сообщества MOTHER EARTH NEWS согласились следовать нашим рекомендациям по ведению блогов, и они несут ответственность за точность своих сообщений. Чтобы узнать больше об авторе этого сообщения, нажмите на ссылку автора вверху страницы.


    Первоначально опубликовано: 23.09.2020 17:44:00

    Forging Tool — обзор

    1 ВВЕДЕНИЕ

    Схема прямого использования энергии в Норвегии довольно проста. Нефтепродукты в основном используются для транспорта и отопления, в то время как гидроэнергетика покрывает остальную потребность промышленности и домашних хозяйств в энергии. Эта модель имеет давние традиции: как отраслевые инновации в начале века, так и программы послевоенного восстановления инициировали развитие тяжелой промышленности, основанной на гидроэнергетике.

    Правительство имеет решающее влияние на планирование и управление производством электроэнергии в Норвегии. Однако аналитические инструменты, предоставленные для анализа экономики энергетики на макроуровне в Норвегии, до сих пор были довольно неудовлетворительными. Существующие макроэкономические модели включают только приблизительное описание энергии в денежном выражении, в то время как отраслевые модели энергоснабжения не учитывают всестороннее экономическое развитие.

    Целью представленного ниже проекта является интеграция потоков энергии, как в физическом, так и в денежном выражении, в операционную модель макроэкономического планирования и, таким образом, создание инструментов для отраслевого планирования и общего макроэкономического анализа в одной и той же структуре.На первом этапе проекта мы подчеркиваем долгосрочные отношения между экономическим ростом и производством и использованием энергии. Отправной точкой была существующая многоотраслевая модель роста, называемая моделью MSG. 1 Эта модель принимает экзогенно данный рост производственного потенциала экономики в целом, резюмированный ростом общей рабочей силы, общего капитала и тенденций технического прогресса. Основное достоинство модели — ее способность отслеживать долгосрочные траектории роста экономики, особенно распределение труда, капитала и производства по разукрупненному набору отраслей, изменения в моделях потребления домашних хозяйств и развитие в соответствующих равновесных ценах.

    По сравнению с моделью MSG несколько деталей были изменены или добавлены для обеспечения модели MSG-E, описанной в этом документе. Модель была реструктурирована с учетом пересмотренной отраслевой классификации, чтобы включить новые элементы в моделирование потоков энергии, а также производства и поглощения энергии. Часть затрат-выпуска, основанная на национальных счетах, отслеживает потоки энергии и неэнергетических товаров, измеряемые в постоянных ценах, в качестве ресурсов для отраслей и конечного спроса. Чтобы идентифицировать потоки энергии в физическом выражении, необходимо учитывать разницу в издержках распределения и возникновение ценовой дискриминации.

    Производственная сторона модели была разработана для обеспечения возможности замены между различными энергозатратами, а также между энергоносителями и другими вводимыми ресурсами. Для большинства отраслей спецификация производственной структуры в настоящее время основана на неоклассической теории производства. В описании поставки гидроэлектроэнергии в проекте используются расчеты, выполненные Норвежским советом по водоснабжению и электричеству. Результаты используются для оценки функции затрат для сектора производства электроэнергии.Кроме того, модель включает информацию об использовании ресурсов при транспортировке или распределении электроэнергии от электростанций различным пользователям.

    Потребительская сторона модели была разработана, чтобы учесть влияние на спрос на энергию из-за изменений в запасах потребительских товаров длительного пользования.

    Норвежская национальная система бухгалтерского учета, которая очень точно соответствует новой СНС (см. United Nations, 1968), формирует концептуальную основу модели MSG-E. Модель включает систему бухгалтерского учета, т.е.е. уравнения баланса и определяющие отношения, которые в значительной степени идентичны реальным потокам национальных счетов.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.