Ковальська зварювання стали
Ковальська зварювання - це процес нероз'ємного з'єднання нагрітих шматків металу із застосуванням зовнішнього тиску. Її ще називають горновий зварюванням. Сталь при нагріванні до певних температур стає тістоподібної. Шматки такої сталі, міцно притиснуті один до одного, цілком нормально зварюються.
Ця технологія відома з найдавніших часів. Для виготовлення копій і мечів, а також серпів і кіс. стародавні майстри брали невелику кількість цінної і рідкісної високовуглецевої сталі для виготовлення вістря або леза, а потім вставляли його в більш м'яке і дешеве залізо. Потім все це нагрівали до високої температури і ретельно проковували до отримання єдиного суцільного виробу.
Древнє залізо, ще до бесемерівського процесу, називали зварювальним залізом, тому що його отримували шляхом кування, тобто по суті тієї ж ковальського зварювання, з декількох невеликих шматків так званого пудлінгового заліза.
До недавніх пір ковальське зварювання широко застосовувалася в сільських і колгоспних кузнях для ремонту сільськогосподарської техніки.
Ковальська зварювання встик, внахлестку і в обхват
Зварювані кінці утолщают для того, щоб при проковке після зварювання довести перетин до заданого розміру перетину кільця. Найчастіше ковальське зварювання виробляють встик, внахлестку або в обхват (рисунок 1). У всіх випадках торці мають опуклу форму. Це потрібно для того, щоб шлак, який утворюється при зварюванні, вижимався назовні.
Малюнок 1 - Підготовка кінців для ковальського зварювання:
а - встик, б - внахлестку, в - в обхват
Ковальське зварювання застосовують, наприклад, при виготовленні, кілець (малюнки 2 і 3).
Малюнок 2 - Кільце, виготовлене за допомогою ковальського зварювання
Малюнок 3 - Виготовлення кільця ковальської зварюванням
Іншим способами ковальського зварювання є зварювання врасщеп і зварювання за допомогою так званих шашок.
Ковальська зварювання врасщеп
Зварювання врасщеп застосовують, коли треба зі смугової сталі виготовити, наприклад, сталеві шини для воза. Перед зварюванням кінці смуги відтягують і розрубують (рисунок 3). Потім кінці з'єднують з перекриттям, нагрівають до зварювальної температури і проковують. За рахунок великої поверхні з'єднання така сварка виходить досить міцною.
Малюнок 4 - Сварка в розщепів:
а - разрубание смуги, б - з'єднання кінців
Ковальська зварювання з шашками
Зварювання з шашкою застосовують для з'єднання великих деталей, зазвичай кілець. Кінці деталі отковивают з нахилом 30-40º (малюнок 5). З тієї ж стали і з тим же нахилом виковують вставні деталі - шашки. Місце зварювання нагрівають до зварювальної температури і проковують під молотом.
Малюнок 5 - Ковальська зварювання стали з шашками
Температура ковальського зварювання стали
Потрібну температуру досвідчені ковалі вловлюють за кольором розжарювання: близько 1300 ° С - яскраво-жовтий колір, а близько 1400 ° С - вже яскраво білий. При досягненні потрібної температури потрібно негайно починати ковку, так тривала витримка може привести до пережогу стали.
Застосування флюсу при ковальської зварюванні
Нагрівання стали викликає її окислення і вона покривається окалиною, яка перешкоджає зварюванні. Тому зварюються кінці зазвичай посипають флюсом. Як флюс в сільських кузнях застосовують кварцовий пісок з домішкою бури і кухонної солі. При високій температурі флюс з'єднується з окалиною і утворює шар шлаку, який і захищає поверхню зварювання від оксісленія. При низькому вмісті вуглецю в стали флюси часто не використовують, так як температура плавлення такої стали вище, ніж у її окісіда.
Перед початком зварювання шлак видаляють сталевою щіткою, а залишки видавлюються при подальшій куванні. Для гарної зварювання зварене місце добре проковують ударами молотка.