Ковальська зварювання

Для багатьох ковалів в наш час ковальське зварювання є досить складним таємничим процесом, здійснення якого має на увазі знання певних секретів. Це поширена думка знаходить своє документальне підтвердження в різних довідниках і підручниках з ковальства. Спроби ковалів освоїти ковальське зварювання за описом в цих книгах призводять, дуже часто, до невдалого результату, що ще більше зміцнює людей у ​​тій думці, що ковальське зварювання - справа дуже непроста. Це зараз. Але ще якихось сто літо тому, ковальським зварюванням володів кожен коваль в будь-якому окремому місці на земній кулі, де тільки були ковалі і вона не представляла ні для кого ніякої складності, будучи рядовий повсякденно використовуваною операцією. А зараз про неї забули. Чому так сталося?

Основна причина полягає в тому, що ковальське зварювання втратила в наш час своє практичне значення. Нею розучилися користуватися, тому що вона стала непотрібна. Для того щоб з'єднати деталі разом існує електрозварювання - метод куди менш трудомісткий і набагато більш продуктивний. Звичайно за умови наявності зварювального апарату, електродів, і, найголовніше, електрики.

Друга причина - це те, що зазнали значних змін знаряддя праці коваля. Ще сто років тому основним типом горна був горн з бічним дуттям, і ковалі користувалися для нагріву заготовок деревним вугіллям. Сучасний горн з нижнім дуттям, що працює на кам'яному вугіллі, підходить для ковальського зварювання, значно меншою мірою. Чому, про це стане зрозуміло далі. Проте, навіть на сучасному горні, що працює на кам'яному вугіллі цілком реально здійснити ковальське зварювання, якщо дотримуватися деякі важливі принципи.

Ці принципи наступні:

1. Правильна підготовка заготовок під зварювання

2. Правильний нагрів

3. Правильне використання флюсу

4. Правильне використання молотка для з'єднання заготовок

5. Проковування після зварювання

Підготовка заготовок під зварювання
Для того щоб правильно здійснити зварювання заготовки необхідно підготувати. Під час зварювання відбувається значні втрати металу внаслідок чаду (до десяти відсотків за нагрів). Крім того, місце зварювання необхідно ретельно проковувати. Для того щоб зберегти необхідні розміри заготовку необхідно висаджувати, тобто набирати масу. Різні види зварювання вимагають різних видів підготовки (див. Вправи). Як загальне правило можна відзначити, що варити товсті заготовки легше, ніж тонкі.

нагрівання
Зазвичай вважається, що основною умовою для здійснення ковальського зварювання є висока, так звана «зварювальний» температура. Це не зовсім так. Нагрівання заготовок для зварювання вдає із себе не тільки фізичний, але і хімічний процес. Це означає, що в горні повинна бути створена відновна атмосфера, тобто бути присутнім надлишок окису вуглецю. Якщо ж кисню занадто багато і буде відбувається окислювальний процес, то ніякої зварювання не відбудеться, скільки ні висип на метал самих хитромудрих флюсів і скільки не стукає потім по металу з усієї дурі молотком. Сварка відбудеться коли метал досягне НЕ зварювальної температури а зварювального стану, і це різні речі. Визначити готовність металу до зварювання необхідно не за кольором розжарювання (або наявності іскор), а по тому як виглядає поверхня металу. Якщо витримана правильна атмосфера в горні, то вона повинна бути вологою і схожою на те як виглядає поверхня вершкового масла в жаркий день. Це і є найголовніша ознака, незалежно від того який колір має метал, тим більше що у різних марок сталей ця температура буде різною. На противагу цьому поверхню металу, нагрітого в окисляє середовищі буде сухою і мати синюватий відтінок. Флюс в цьому випадку не допоможе. Метал може і не згорить, але все одно не звариться.

Відновлювальна атмосфера досягається правильним формуванням купи палаючого вугілля, а також правильним розташуванням в ній нагрівається заготовки. Як не дивно цим навиком не володіють багато сучасних ковалі, навіть ті які мають порівняно великий досвід роботи в кузні. Проблема полягає в тому, що часто (навіть я б сказав як правило) робота ведеться на дуже дрібному горні, де заготовку від фурми (тобто джерела кисню) відокремлює дуже малу відстань. Виробити в собі звичку формувати правильну купу вугілля і постійно підтримувати її корисно не тільки для оволодіння ковальської зварюванням. Це повинно бути стандартної звичкою і при звичайному нагріванні під різні ковальські операції. В цьому випадку утворюється менше окалини, менше ймовірність налипання на метал шлаку і взагалі це естетично більш приємно з боку. Розкиданий в сторони вугілля виглядає набагато менш охайно ніж сформована купа вугілля, схожа на невеликий вулканчик. Ось я вам і рекомендую тримати в голові цей образ вулканчик, коли ви працюєте у горна.

На жаль, багато сучасних сурми не пристосовані для такої справи в принципі. Доводиться бачити часто-густо плити 40 на 40 см з отворами на всю площу знаходяться на одному рівні з поверхнею горнового столу. Такі сурми годяться хіба тільки щоб одночасно нагріти на велику довжину кілька заготовок і потім наприклад зігнути їх в волюти. Варити на них і пробувати не варто. Тільки настрій зіпсуєш і обрастешь комплексами. Основна проблема, це те, що між вдихається і нагрівається заготівлею занадто малу відстань, що призводить по-перше до надмірного окислення металу, а по-друге до його охолодження. Тобто виходить ніби зворотний процес, з одного боку грієш, а з іншого боку охолоджується.

Горн для зварювання (та й взагалі для нормальної кування), нехай навіть і з нижнім дуттям, повинен по-перше забезпечувати точкове дуття, а по-друге мати поглиблення під фурму, так зване горнових гніздо. У цьому випадку між місцем надходження повітря і заготівлею буде достатній шар вугілля, яка буде створювати відновну атмосферу і захищати метал від згубного впливу кисню. Такий горн дає можливість нагріти до високої температури заготовку в потрібному місці, не кажучи вже про те, що просто набагато економічніший щодо споживання вугілля.

Горн з боковим дуттям є, на мій погляд, найкращим варіантом, як для зварювання, так і для ковки. У ньому заготівля розташовується над струменем повітря і тому шар вугілля може бути меншим.

Кращим вугіллям для ковальського зварювання, безумовно, є деревне вугілля. Він не містить шкідливих домішок, що ускладнюють зварювання і горить при набагато меншій кількості кисню, ніж кам'яне вугілля, що дуже важливо для створення відновної атмосфери. Працювати з ним на земляному горні одне задоволення - вони немов створені одне для одного. Важливо відзначити, що деревне вугілля для зварювання повинен бути щільним і подрібненим до фракції не більше волоського горіха.

Але деревне вугілля поки що залишається для більшості ковалів розкішшю і тому наступним у списку призерів на кращий вугілля для зварювання варто кокс. Він теж чистий від домішок, але звичайно дуття йому для горіння потрібно набагато сильніше.

На жаль і кокс не завжди можна дістати і тому ковалям доводиться задовольнятися антрацитом і курних вугіллям. На них теж цілком реально варити, для цього необхідно освоїти методику коксування вугілля прямо в горні Фокус полягає в тому, щоб спочатку випалити з вугілля домішки, а вже потім з нього формувати купу і укладати туди заготовку. Ця методика більшою мірою підходить для Курна вугілля, то однозначно корисна і для антрациту.

Заготівля укладається в верхню частину правильно сформованої купи. Нагрівання треба здійснювати повільно (сильне дуття не включати), щоб метал прогрівався рівномірно і цілком. Це тільки здається що він наскрізь гарячий. Якщо швидко гріти, то всередині він буде холодний. Особливо небезпечно це відносно масивних шматків стали. Тоді різна ступінь нагріву в різних частинах перетину створить небезпеку виникнення тріщин. У міру прогорання вугілля купа з боків підгортають до центру кочергою і в разі потреби додається свіжий вугілля (знову ж з боків). До тих пір поки заготовка не нагріта до світло жовтого кольору, вона повинна залишатися під невеликим шаром вугілля. Коли зварювальне стан вже майже досягнуто, то кінцеву фазу нагрівання та посипання флюсом можна здійснювати в вугіллі (або навіть над вугіллям) з оголеною верхньою частиною заготовки. Занадто рано флюс сипати не варто, тому що він візьметься кіркою і буде перешкоджати нагріванню. Хоча багато хто радить додавати флюс при червоному кольорі жару я так не роблю і сиплю флюс в самому кінці. При червоному кольорі я додаю флюс тільки в тому випадку, коли зварюю високовуглецеву сталь. Флюс, в загальному то, грає другорядну роль і цілком реально зварити метал без нього. По крайней мере, я таке практикував з маловуглецевої сталлю. Волога поверхня у готового до зварювання металу, утворюється не через додавання флюсу. Це плавиться окалина і домішки, що осіли з вугілля на поверхні металу. Я рекомендую, перш ніж пробувати робити зварювання повністю, спочатку спробувати просто погріти заготовки і поспостерігати за тим, що відбувається при нагріванні в різних режимах: окислювальному, відновному, з флюсом, без нього і т.п. Тоді під час відсутності поспіху викликаної необхідністю швидко з'єднувати заготовки багато що стане зрозумілим.

Флюс можна додавати прямо в горні, а можна для цього витягувати метал назовні. Я віддаю перевагу першому, щоб не втрачати досягнуту температуру. Флюс можна сипати або ложечкою з довгою ручкою або метати пучками. Це вимагає навику, повинен сказати.

Мені постійно доводиться чути найрізноманітніші рецепти зварювальних флюсів, багато з яких лякають мене через наявність в них отруйних компонентів. Я б так ризикувати не став через якийсь залізяки, яку потрібно зварити. У наших прадідів нічого цього не було і в помині. Вони користувалися звичайним піском і все було чудово. Але будемо справедливі, в ті часи і залізо було зовсім інше. Воно робилося з криці, містило шлак і тому варилося на раз. З сучасними сталями так вийде не завжди. Проте, ще раз підкреслю, що не варто захоплюватися складними рецептами флюсів. Найпоширенішим флюсом є бура. Треба відзначити, що зазвичай бура містить кристалізаційну воду. Цю воду бажано видалити (хоча, як правило, це ніхто не робить). Для цього буру розплавляють, а потім розтирають вийшла склоподібну масу в порошок. Така зневоднена бура буде варити набагато краще за моїми спостереженнями. Для зварювання маловуглецевих сталей я додаю в буру прожарений річковий пісок. Якщо вариться високовуглецева сталь, то буру змішують з борною кислотою і нашатирем (в пропорції 2: 1: 1)

Дуже важливо витримати метал в зварювальному стані деякий час. Як казав мій учитель В.І. Басов - дати йому розваритися. При цьому для рівномірного прогріву і обтікання флюсом його можна повертати в горні. Але вищим класом є вміння довести заготовки до зварювального стані в тому положенні як він був введений в вогонь.

З'єднання заготовок за допомогою молотка потрібно вести дуже акуратно. Тут потрібна не сила, а вміння. По суті, потрібно не бити, а як би притискати зварюються шматки металу один до одного (за висловом старого коваля Євгена Васильовича Загорука - «тулить»). Удари повинні бути часті. Якщо видно, що заготовки не з'єднуються, то далі бити не треба. Краще ще раз спробувати нагріти нормально.

Після того як зварювання здійснена місце з'єднання необхідно ретельно прокувати. По-перше це дасть можливість зрозуміти наскільки добре вийшла сварка, а по-друге - измельчит зерно, яке в процесі високого нагріву під зварювання розрослося неймовірно. Останнє особливо критично щодо стали, яка не прощає великого зерна і ламається з цієї причини на раз.

А тепер пропоную вам познайомиться з вправами, що демонструють різні види ковальського зварювання.

Вправа 1. Сварка перегином заготовки навпіл.
Прокувати заготовку на смугу. Кінець відтягнути на клин. Перегнути заготовку навпіл. Зварити. Протягнути. Процес зварювання Дамаску пакета здійснюється саме таким способом.

Вправа 2. Сварка петлі
Загнути заготовку як в першій вправі, але залишити на кінці отвір. Зварити дотичні частини. Цей спосіб застосовується при формуванні вушок сокир, буравів, завісів на двері та ін.

Вправа 3. Сварка двох заготовок внахлест
Ця операція вимагає участі помічника, який або буде проковувати заготовки молотком, або тримати одну із заготовок. Без третьої руки тут обійтися складно. Відтягнути заготовки на кінці на клин. Довести обидві заготовки одночасно до зварювального спека. Швидко накласти один на одного і прокувати легкими ударами. Ця операція застосовується при нарощуванні заготовок в довжину.

Вправа 4. вварка сталевого леза вращеп
Сварка стали вимагає особливої ​​уваги, так як її дуже легко можна спалити. Розрубати залізну заготовку уздовж на кінці. Розвести кінці і тонко їх заправити, а потім знову звести разом. Зв'язав сталевий клин. Вставити його в розрубування і зачеканити сильним ударом, щоб він добре тримався і не випав вчасно нагріву. Нагріти і зварити. Ця операція використовується при виготовленні різного інструменту, з робочою сталевий частиною.

Існують і інші різновиди ковальського зварювання. Розповісти про них усіх - завдання, яке виходить за рамки даної статті. Якщо хочете навчитися робити ковальське зварювання - беріть і робіть! У вас все обов'язково вийде.