Сварка в кузнице без специального оборудования

Содержание:

Горновая сварка считается древнейшим видом сварки давлением. Почти три тысячелетия население нашей планеты пользовалось железом, при этом, не умея его расплавить. В связи с тем, что линейная сварка, хорошо известная на то время, не подходила для этого материала, специально для железа была изобретена горновая сварка. Активной и широкой популяризации данного вида сварки, а также ее развитию, помимо всего прочего способствовал и способ производства железа, который существовал многие тысячелетия вплоть до второй половины XIX века.

Суть горновой сварки заключается в том, что сталь нагревают до температуры 1100-1300°C, при которой она становится пластичной, после, нагретая сталь подвергается сдавливанию в процессах ковки (кузнечной сварке), прокатке, прессованию, волочению и т.д.

Общие сведения

Рассмотрим вкратце, какие изменения происходят в металле при повышении его температуры, на примере углеродистого калия. При повышении температуры alpha-железо (обычное), достигнув некоторой критической точки Ас3, переходит в gamma-железо, в котором прекрасно растворяется углерод в больших количествах. По ходу этого процесса цементит и перлит пропадают, а углерод равномерно распределяется по всему объему металла, плавно переходя в однородный аустенит. При дальнейшем росте температуры, зерна металла начинают увеличиваться, вследствие чего границы между ними исчезают и мелкие зерна срастаются в крупное зерно, уменьшая общую свободную поверхность. В этот момент как раз и начинаются сварочные работы, по ходу которых в пограничной зоне образуются новые кристаллические зерна, заимствующие материал для своего увеличения у обеих соединяемых частей, тем самым уничтожая физическую границу раздела между ними.

Прочность сварки увеличивается прямо пропорционально с ее температурой и давлением, но только в соответствующих пределах. При излишне высокой температуре возможен перегрев металла, вследствие чего отдельные структуры составляющих плавятся, и сварное соединение теряет свою максимальную прочность.

Качество свариваемости давлением в пластическом состоянии зависит от вида металла. Так, прекрасную свариваемость имеет низкоуглеродистая сталь, а материал, содержащий в себе больше 0,7% углерода, наоборот, очень плохо сваривается давлением. Также, трудно свариваемыми являются цветные металлы и легированные стали, а чугун в пластическом состоянии сварить почти невозможно.

Технология сварки

Высокие температуры для нагрева места сварки не нужны, и его можно осуществлять в различных печах и горнах, используя практически любой горючий материал.

В процессе нагрева, обычно поверхности деталей, подготовленных для сварки, сильно окисляются, что делает сварку невозможной. Для очищения поверхности используют химическую чистку с применением флюсов, что в сумме с окислами металла позволяет получить легкоплавкие соединения, которые, в процессе осадки, будут без проблем выдавливаться из стыка и, тем самым, позволят приводить в соприкосновение абсолютно чистые поверхности металла.

способы кузнечной сварки

В процессе нагревания появляется железная окалина, у которой состав варьирует между окислами Fe3O4 и FeO, которые являются достаточно тугоплавкими и не расплавляются при температуре белого каления. Этим кислотам присущ основный характер, поэтому для их перевода в легкоплавкие соединения необходимо использовать окислы кислотного характера, которые не являются летучими и весьма стойки при сварке. При горновой сварке в качестве флюсов используются: бура Na2B4O7, борная кислота B(OH)3, поваренная соль NaCl, мелкий речной либо кварцевый песок, а также битое оконное стекло и смеси этих материалов.

Следующей операцией после нагрева и офлюсования является осадка, которая вызывает деформацию металла, способствующую смешиванию и диффузии частиц металла в свариваемых частях. Величина удельного давления, требующаяся при осадке, зависит от свойств используемого материала и температуры, при которой с ним работают. Давление осадки зависит обратно пропорционально от температуры. Осадка производится ручной либо механической проковкой мест – прессованием, прокаткой. Таким образом получают, к примеру, многослойную листовую сталь. Также, подобным способом производят биметалл.

способы соединение деталей

В кузнечной сварке всегда весьма велика вероятность того, что на поверхности металла, предназначенного для сварки, останутся различные загрязнения. Именно по этому, в целях повышения качества и надежности горновой сварки, поверхность материала первоначально подготавливают и разделывают, дабы увеличить поверхность соприкосновения частей, которые будут соединены.

Достоинства и недостатки

Несмотря на то, что горновая сварка является достаточно простой в использовании и для нее не требуются какие-то дефицитные материалы, все же она начинает отходить на второй план, уступая лидерские места более современным способам сварки.

К недостаткам горновой сварки, можно отнести такие:

  • медленный нагрев металла;
  • сложность процесса осадки, что требует определенных навыков у рабочих;
  • недостаточно большая надежность получаемого соединения.

Также, другими, менее значительными, недостатками, являются возможность значительного увеличения зерна, перегревания и пережога металла, в связи с продолжительным процессом нагрева. Помимо этого, из-за небольшой производительности горновая сварка является достаточно дорогой.

Другой разновидностью горновой сварки, в ходе которой место сваривания нагревают специальными сварочными горелками, является газопрессовая сварка. После горелок расположено устройство для осадки в форме молотов, которое проковывает шов, прокатные вальцы, сварочные ролики, катящиеся по шву и осуществляющие сварку деталей.

Невзирая на то, что сейчас появилось много современных сварок, а горновая уже гораздо менее популярна, но все же в некоторых отраслях она является приоритетной, например в производстве сварных газовых труб малых диаметров, а также инструмента, материалом для которого служит поделочная и инструментальная углеродистая сталь (топоры, ломы и т.д.).