Кузнечная сварка на газе



Современное представление о кузнечной сварке

Сварка известна в мире уже много столетий, ведь она позволяет неразрывно скреплять детали из разных металлов. До недавнего времени, примерно до двадцатого века, основным методом прочного соединения металлов являлась кузнечная сварка. С развитием технологий открылись новые возможности, появились аппараты для электрической сварки, и постепенно, сварка ковкой отошла на дальний план. В последнее же время вернулся спрос на кованые изделия, изготовленные именно в кузнице. Поэтому стоит рассказать об этом типе сварки подробнее.

Основные сведения

Кузнечная сварка представляет собой процесс создания неразрывного прочного соединения путем давления на металлические заготовки, предварительно нагретые в печи. Такую сварку еще называют горновой или сварка ковкой. Этот метод применяют для скрепления деталей из низкоуглеродистых сталей, то есть металлов с низким сопротивлением к деформации.

Процесс кузнечной сварки довольно трудоемкий, отличается низкой производительностью, поэтому не используется в промышленных масштабах. Несмотря на эти трудности, именно горновая сварка применяется уже на протяжении долгого времени при подковке лошадей и изготовлении сельскохозяйственного инвентаря. С помощью ковки можно быстро починить (соединить) детали в полевых условиях — ударный метод хоть и не создает супер прочного стыка, но позволяет временно устранить поломку.

Особенности процесса

Технология горновой сварки проста и сложна одновременно, так как необходимо всего лишь нагреть заготовки, тщательно проковать шов и выполнить отделку (если требуется). Сложность же состоит в кропотливости и монотонности, что требует колоссального терпения от сварщика. В результате, при должном терпении и усердии, получается прочный и плотный шов.

Не стоит забывать о том, что ковке поддаются не все металлы. Цветные металлы и их сплавы образуют пористое хлипкое соединение, такой же результат при обработке легированных сталей.

Стоит отметить, что чугун и его вариации абсолютно не поддаются кузнечной сварке.

Нагрев

Началом сварочного процесса становится нагрев деталей до определенной температуры в специальных печах, топливом для которых может служить каменный или древесный уголь. В приоритете, конечно, древесный — в нем очень низкое содержание серы, избыток которой ухудшает качество шва, делает его более пористым.

Каменный уголь применяется только в просеянном виде и реже, в нем содержится до 1% серы. Для равномерного и быстрого испарения серы во время горения угольные фракции должны быть примерно одного размера.

Для испарения серы уголь должен прогореть какое-то время. Только потом в огонь можно поместить металлические заготовки. Низкоуглеродистые металлы нагревают до 1300-1400°С. Определяют степень нагрева по цвету раскаленного металла — в указанном диапазоне цвет колеблется от ярко-желтого до ярко-белого. Металлы с высоким содержанием углерода нагревают до 1200°С, определяя нужную степень нагрева по ярко-белому цвету с желтыми прожилками.

Во избежание прожога на заготовки наносят специальный состав — флюс. В качестве флюса чаще всего используют просеянный речной песок, который можно смешать с поваренной солью или бурой. Можно также приобрести состав в магазине. Наносить флюс необходимо тонким слоем непосредственно в момент нагрева, так намного ниже вероятность образования шлака.

Для высокоуглеродистых металлов флюс желательно смешивать с ферромарганцем или железными опилками, так как эти добавки поглощают избытки углерода и способствуют укреплению сварного шва.

При потребности в соединении разных металлов, нагрев стоит осуществлять с той детали, в которой меньше содержание углерода, так как ее потребуется дольше нагревать. Вторую заготовку следует нагревать чуть позже.

Читайте также:  Люксметр как пользоваться гигиена

Ковка

После достижения требуемой степени нагрева металлических заготовок, наступает процесс ковки. Ковка представляет собой частые ритмичные удары по состыкованным деталям, которые располагаются на наковальне. Процесс правильной ковки выглядит так:

  • Сразу после нагрева детали необходимо 1-2 раза стукнуть о наковальню для сбивания образовавшейся окалины. Некоторые используют для этого металлические щетки.
  • Детали быстро прижимают друг к другу и укрепляют стык, слегка ударив по нему кузнечным молотом.
  • Чтобы металл не окислился соединение деталей должно быть плотным, а удары молотом частыми и ритмичными с постепенным увеличением силы.
  • Для большей прочности детали проковывают от центра к краям не уменьшая частоты ударов. Ускорить процесс помогает одновременная работа двух или более кузнецов.

Подобная последовательность обеспечит достаточно плотное и монолитное соединение. Встречаются кузнецы, которые несколько раз нагревают и проковывают заготовки. Не стоит отрицать, что готовое изделие выглядит более однородным, но существует опасность разрушения шва. Необходимо оценить уровень мастерства прежде, чем совершать подобные манипуляции.

Отделка

В редких случаях в кузнечной сварке применяется внешняя отделка готового изделия. В основном, такой этап популярен в художественной ковке. Для улучшения внешнего вида используют пасту для полировки, щетки с металлическим ворсом, пасту ГОИ. Также для более эстетичного вида изделия можно применить полировку, кварцевание, патинирование.

Варианты соединения

Для более прочного шва, в горновой сварке используют шесть типов соединения заготовок:

  1. Внахлест. Самый популярный метод. Прочность соединения достигается за счет высадки (деформации) концов деталей с последующей их накладкой друг на друга.
  2. В обхват (в разруб). Этот способ считается самым надежным. Концы заготовок (чаще всего это металлические стержни) высаживаются, после чего одну деталь разрубают вдоль и раздвигают образовавшиеся концы. Конец второй заготовки формируют так, чтобы он легко вошел в разруб. После чего осуществляют процесс сварки по привычной технологии.
  3. Сварка встык считается самой недолговечной. Производится в случае необходимости соединения поперечной и продольной деталей или невозможности осуществления любого другого способа. Концы заготовок нагревают, соединяют, после чего ударами с торцов укрепляют соединение.
  4. Для монолитного скрепления заготовок из листовой стали наиболее востребованным является метод сварки в расщеп. Торцы обеих заготовок дважды разрубают, отгибают получившиеся «лепестки» и уже потом нагревают и проковывают.
  5. Сварка с «шашками» актуальна для соединения деталей, у которых отсутствует часть. Такие вставки выполнены из малоуглеродистой стали, благодаря чему легко заполняют пустой участок. Для более прочного соединения удары наносят сильно.
  6. Кольцевая сварка. Для сварки колец часто используют сталь круглого сечения. Прут сгибается до нужного диаметра, торцы заготовок высаживают до плоского состояния, а потом производят сварку по типу внахлест.

Преимущества и недостатки

Современные кузнецы активно используют метод кузнечной сварки, но у нее есть положительные и отрицательные моменты. Среди преимуществ отмечают:

  • возможность соединения практически любых металлов и сплавов, даже нержавейки;
  • нагрев ниже точки ликвидуса позволяет сохранить свойства металла без изменения состава;
  • правильная ковка обеспечивает плотность соединения, уменьшает его зернистость, а также способствует удалению (уковке) пустот в шве.

У данного метода имеются и недостатки:

  • низкая производительность;
  • высокая вероятность возникновения дефектов;
  • медленный нагрев.

Сфера применения

Несмотря на то, что ранее кузнечная сварка была востребована в любой области, сейчас столь трудоемкий процесс встречается редко. Основной областью применения горновой сварки остается художественная ковка для изготовления дизайнерских изделий.

Читайте также:  Гост дюбель шуруп размеры

Не менее популярна сварка ковкой и у коллекционеров холодного оружия. Клинок работы известного мастера стоит немалых денег. Выковать же кинжал, нож или меч по типу «дамасской» стали могут только настоящие профессионалы своего дела.

Постоянной сферой применения кузнечного типа сварки является сельскохозяйственная отрасль. Подковы для лошадей, изготовление плугов, топоров и прочего инвентаря.

Кузнечная сварка — процесс долгий и трудоемкий. Несмотря на то, что этот метод не востребован в промышленных масштабах, популярность его достаточно высока. Доступность оборудования прибавляет преимуществ горновой варке, а легкость обучения работе этим методом можно считать главным преимуществом. Изделия же, изготовленные при помощи горновой сварки являются уникальными, несут в себе частицу души мастера и просто радуют глаз окружающих.

Источник

Основы кузнечной и художественной сварки

Кузнечной сваркой принято называть технологический процесс создания прочного соединения частей металла при термическом нагреве под воздействием давления.

Кузнечная сварка является одним из древнейших способов неразрывного соединения металлов. Кузнечную или горновую сварку человечество применяло на протяжении почти трех тысяч лет как единственную для изготовления различных изделий из железа, пока не научилось его расплавлять, освоив еще и литейную сварку. А вот с развитием технологического прогресса появились другие эффективные способы соединения металлов между собой, поэтому сварка ковкой практически перестала применяться в промышленном производстве.

Что такое кузнечная сварка

Кузнечной сваркой принято называть технологический процесс создания прочного соединения частей металла при термическом нагреве под воздействием внешнего давления. То есть части железных заготовок в месте будущей сварки нагревают до высоких температур, добиваясь тестообразного состояния поверхности. Затем создают давление ударами молота по лежащей на наковальне заготовке, чем и добиваются создания прочного неразъемного соединения.

Технологически кузнечная сварка включает следующие отдельные операции:

  • обязательную подготовку свариваемой поверхности,
  • термическое нагревание до строго определенной температуры,
  • соединение концов заготовок путем ковки,
  • заключительная проковка для придания заготовке необходимой формы.

Одним из важнейших условий успешной кузнечной сварки является температура. Ее необходимо улавливать по тону расцветки поверхности каления. Так, для железа температура в 1300⁰ C имеет ярко-желтую расцветку поверхности, а при достижении 1400⁰ C металл начинает светиться ярко-белым оттенком. Сразу по достижению необходимой температуры надо производить сварку ковкой, так как передержка будет приводить к пережогу металла и образованию большего слоя окалины.

Особенности кузнечной сварки

Так, хорошо свариваются низкоуглеродистые стали с долей вкраплений углерода до 0,6%, при увеличении содержания углерода способность сваривания у железа значительно ухудшается.

Плохая свариваемость при кузнечной сварке характерна для многих легированных сталей, цветных металлов и их сплавов. А также все виды чугуна не поддаются термической соединению ковкой.

Основным препятствием для возможности соединения железа при нагревании является образование слоя окалины на нагреваемой поверхности, которая состоит из достаточно тугоплавких окислов FeO и Fe3О4, неспособных расплавляться при температурах начала размягчения поверхностного слоя. Для того, чтобы эти окислы как можно меньше мешали процессам сварки, будущую свариваемую поверхность покрывают различными флюсами кислотного характера. В основном для этого применяют поваренную соль, борную кислоту и прокаленную буру. Чаще вместо флюса используют традиционные материалы в виде простого стеклянного боя и мелкого речного или кварцевого песка.

Кузнечная сварка является достаточно сложным технологическим процессом и требует для проведения определенных знаний и навыков. К примеру, возможность кузнечной сварки сильно зависит от температуры и, если не достигнуть нужного предела термического расплавления поверхностных слоев, это приведет к непровару, а вот при чрезмерно перегретом металле произойдет пережог или даже расплавление, что не позволит добиться в обоих случаях прочного и качественного соединения деталей.

Читайте также:  Mas830b мультиметр инструкция по применению

Способы кузнечной сварки

Единственным обязательным условием при таких способах сварки является необходимость выполнения торцов заготовок в виде выпуклой формы и со значительными утолщениями на концах. Это обусловлено тем, что во время проведения кузнечной сварки (а именно — при термическом нагреве) активно образуется шлаковая пленка на свариваемой поверхности и для того, чтобы частицы шлака выдавливались наружу в процессе ковки заготовок и нужна выпуклость поверхности. А вот утолщенные свариваемые концы заготовок, прежде всего, нужны для самой технологии процесса и позволяют после ковки места сварки привести форму сечения заготовки к заданным размерам.

Более технологически сложными являются способы:

  • сварки в расщеп, к примеру, для соединения стальных полос при изготовлении стальных шин для деревенских телег;
  • сварки с шашками, которую в основном применяли при создании прочных соединений крупных по размеру деталей.

В первом случае концы полос подготавливают специально, оттягивая и разрубая так, чтобы их перед сваркой можно было соединить с перекрытием, а затем, после нагрева до нужной температуры, с помощью ковки с обоих сторон сваривают.

Во втором случае, в ходе подготовки места будущей сварки выполняют в виде углов в 30 или 40 градусов и той же угловой формы изготавливают дополнительные детали для вставок, которые и называют шашками. Далее, всю конструкцию доводят до сварочной температуры и с помощью молота и наковальни придают соединению прочность и нужную форму.

Сферы применения

А также такой способ сварки используют в кузницах для производства разного рода составного инструмента, к примеру, топоров, плугов и другого сельскохозяйственного инвентаря.

Промышленное применение кузнечной сварки постепенно утрачивает свои позиции. Это связано с рядом существенных недостатков. Таких, как:

  • медленный нагрев,
  • относительно слабая прочность,
  • малая производительность,
  • неоднородность процессов осадки,
  • требовательность в квалифицированных мастерах.

Хотя все-таки остались области промышленности, где кузнечная сварка остается востребованной. К примеру, для производства стальных водопроводных труб с небольшим до 100 мм в диаметре. Для этого полосовую сталь нагревают в термических печах и прокатывают через свертыши, а в конце процесса протаскивают через специальные волочильные оправки с большой скоростью, за счет чего и происходит сварка давлением продольного шва трубы.

Используют промышленную технологию кузнечной сварки для получения многослойной структуры стали, для изготовления биметаллических пластин путем совместного проката разогретых заготовок через вальцы или прессования в вакуумных термических камерах.

Оборудование и расходные материалы

Итак, для работы полноценной кузнечной мастерской вам придется приобрести:

  • переносной и стационарный горн, т. е. специальное приспособление для нагрева металла до нужной температуры (на крайний случай подойдет простой бензиновый автоген);
  • несколько видов наковален: большая и маленькая, однорогая и двурогая, которые необходимо с особой прочностью разместить в мастерской;
  • разных размеров кузнечные клещи;
  • различного вида молоты, размерами от хорошей кувалды до слесарного молотка;
  • две емкости для охлаждения: одну под воду, другая — под масло.

Дополнительно, возможно, будут нужны различные скребки, формы, подставки, инструмент для сгибания заготовок и многое другое.

Обязательно стоит позаботиться о пожарной безопасности и об индивидуальных средствах защиты, таких как очки, кожаный фартук и холщевые рукавицы.

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector