Особенности кузнечной сварки: технология процесса, необходимое оборудование, области применения

Кузнечная сварка – это форма неразъемного соединения, которое возникает под воздействием внешнего давления на две предварительно нагретые детали. Другими словами, под действием высоких температур части железных заготовок переходят в пластическое состояние, их совмещают, а давление создается ударами молота.

Особенность кузнечной сварки: она подходит для соединения низкоуглеродистых и конструкционных сталей, в которых содержание углерода не превышает 0,3%. Если процент будет выше, сварка материала практически невозможна.

Какие ГОСТы регламентируют

До 2009 года кузнечная сварка регламентировалась документом ГОСТ 2601-84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий».

В этой версии документа кузнечная сварка определяется, как «печная сварка, при которой осадка выполняется ударами молота». ГОСТ был введен в действие от 29.02.84. В октябре 1996 года вышло переиздание с изменениями. Документ утратил силу с 01.07.2010г.

Действующие

Разновидности сварки сейчас регламентируют:

  1. ГОСТ Р ИСО 17659-2009 «Сварка. Термины многоязычные для сварных соединений».
  2. ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 «Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения».

Оба ГОСТа введены в действие от 04.08.2009.

Первый документ дает определение общего раздела – сварки давлением. Это «сварка, осуществляемая приложением внешней силы и сопровождаемая пластическим деформированием сопрягаемых поверхностей, обычно без присадочного металла». В примечании уточняется, что «сопрягаемые поверхности допускается нагревать, чтобы облегчить получение соединения» (ИСО 857-1).

А вот второй ГОСТ дает описание именно кузнечной сварки в пункте 4.1.6.12. Оно звучит: «кузнечная сварка – это сварка давлением, при которой заготовки нагреваются в печи, а шов получается в результате ударов молотом или приложения другой импульсной силы, достаточной для пластической деформации сопрягаемых поверхностей».

Где применяется

Кузнечная сварка (иначе ее называют сварка ковкой) появилась более 2000 лет назад и долгое время являлась единственным способом неразъемного соединения металлических деталей. С появлением более современных способов сварки этот метод потерял популярность. В промышленных масштабах его не используют, но в частных мастерских по-прежнему применяют.

Для чего ее используют сегодня:

  1. Скульпторы, кузнецы, арт-мастерские отдают ей предпочтение в художественной ковке, в создании дизайнерских объектов и конструкций из металла. Она требует минимум специального оборудования и дает интересный визуальный эффект.
  2. Она подходит для срочного кустарного ремонта несоответствующих деталей машин.
  3. В кузницах ее применяют для изготовления сельскохозяйственного инвентаря (плуги, топоры и т. д.).
  4. При изготовлении водосточных труб небольшого размера. Редкий случай, когда сварка давлением применяется в производстве. В основном это прерогатива ручной ковки и частных мастерских.
  5. Кузнечная сварка – единственный способ соединения слоев в заготовках для кованого холодного оружия. В редких случаях детали доспехов делают из нескольких слоев стали. И применяют этот метод для подготовки многослойных заготовок.

Кузнечная сварка требует очень много сил и времени, а результат напрямую зависит от мастерства кузнеца.

Процесс кузнечной сварки

Шаг 1. Очищение.

Процесс начинается с подготовки свариваемой поверхности. Качественное соединение возможно, только если с поверхности заготовок будут удалены оксидные пленки и другие загрязнения.

Шаг 2. Нагрев заготовок.

Для этого используется горн или муфельная печь. Лучший вариант топлива – древесный уголь или кокс. В них очень маленький процент серы, которая снижает прочность шва. Но чаще всего применяют обычный каменный уголь. Желательно, чтобы процент серы не превышал 1%, а золы – 7%. Обратите внимание на размер угля. Он должен быть не слишком крупным и хорошо просеянным. Не стоит спешить отправить металл в печь. Важно подождать, когда уголь качественно разгорится, чтобы из него выгорела большая часть серы.

Концы заготовок нагревают до значений, превышающих температуру ковки. Низкоуглеродистую сталь доводят до 1350 – 1370˚С. Ее отличительная особенность – ослепительно белый цвет каления. Для материалов с повышенным содержанием углерода (например, сталь У7) нужна температура 1150°С. Она даст белый с желтоватым оттенком цвет каления.

При сваривании заготовок, сталь которых различается, нагрев нужно начинать с той, где меньше содержание углерода – впоследствии ее температура будет выше. Через некоторое время следует начать нагрев второй заготовки с большим количеством угля.

Шаг 3. Использование флюса. При работе с высокими температурами происходит активное образование окалины. Есть риск пережога металла. Чтобы избежать этого, используют флюс. Им посыпают заготовку в момент нагрева до 950 – 1050°С. Состав флюса бывает различный:

  1. Мелкий речной песок. Обязательно промытый, отделенный от глины и примесей, хорошо просушенный и просеянный.
  2. Силикатный песок и сода. Использовались раньше, сейчас состав не очень популярен. Некоторые мастера применяют перемолотый стеклянный бой для имитации этого состава.
  3. Речной песок и бура. Бура – тетраборат натрия (Na2B4O7) – составляет около 10%. Также имеет название «Borax». Смесь необходимо прокалить, чтобы максимально избавиться от воды в составе. Этот вариант действеннее, чем один песок. Бура лучше шлакуется и очищает металл. Если уголь плохо очищен и дает много шлака, использование этого вещества просто необходимо! В экстренной ситуации буру можно заменить солью.
  4. Чистая бура. Многие кузнецы используют ее отдельно из-за высокой температуры плавления песка.
Сварочный флюс
Примерная стоимость сварочного флюса на Яндекс.маркет

Толстый слой флюса затрудняет работу и прогрев. Поэтому любой состав нужно наносить тонким слоем.

Покрывать деталь флюсом нужно на значительном расстоянии от огня, чтобы смесь не расплавилась в процессе.

При нагреве маленьких заготовок удобнее не посыпать флюсом, а раскаленным концом воткнуть в песок или другую смесь. Для этого состав должен находиться в металлической емкости. Потом заготовку возвращают в огонь и продолжают нагрев.

Шаг 4. Сварка.

После достижения необходимой температуры заготовки достают и очищают от шлака. Детали стыкуют или накладывают друг на друга, после чего наносят легкие и частые удары. При этом остатки флюса со шлаком выдавливаются наружу шва. Поверхности стыка в этот момент плотно прижимаются, и это защищает их от окисления. Процесс заканчивают частыми и сильными ударами от середины к краям. Это позволяет избежать непроваров, трещин, пузырьков, что в итоге увеличивает прочность всей поковки. Важно уделить внимание не только месту сварки, но и проковать участки, к нему прилегающие.

Способы кузнечной сварки

Кузнечная сварка бывает:

  1. Внахлест.
  2. Вразруб.
  3. Встык.
  4. Вращеп.

Необходимое оборудование

Для кузнечной сварки необходимо:

  1. Горн или печь.
  2. Наковальня.
  3. Кузнечные клещи.
  4. Молоты (от слесарного молотка до пневматического молота).
View this post on Instagram

Вот и добрался до кузницы. Собрал тело секиры с лезвием, прогрел, закрепил, затем вварил кузнечной сваркой и хорошенько простучал. После обрезал вылезшие излишки металла и подрихтовал форму на роге наковальни. Вроде получается симпатично… Теперь нужно расширить всад и придать форму бойку на обухе секиры.
#VaryagCraft #dyiAlmaty #КовкаАлматы #Секира #CraftAlmaty #СкандинавскаяСекира #Кузнечнаясварка

A post shared by Данил Светлаков (@varyag_craft) on

Плюсы и минусы

Недостатки кузнечной сварки:

  1. Обеспечивает относительно невысокую надежность соединения.
  2. Малопроизводительна, требует больших затрат сил и времени.
  3. Не подходит для производственных масштабов.
  4. Пригодна для сварки не всех видов металла.
  5. Требуется мастер высокой квалификации для качественного результата.

Преимущества кузнечной сварки:

  1. Увеличивает стоимость изделия.
  2. Является единственным способом получения некоторых материалов (например, дамасская сталь, мокуме, слоеные стали).
  3. Создает колоритный внешний вид изделия.
  4. Иногда используется для сварки заготовок большого размера.
  5. Этот вид сварки легко освоить.
  6. Требует минимум специального оборудования.


Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Ануфриенок Константин / автор статьи
Сварщик: 7 разряд, опыт ручной дуговой, аргоно-дуговой, газовой сварки — 14 лет, наличие удостоверения НАКС НГДО, ОХНВП, КО.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Elsvarkin.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *