Кузнечная сварка

Кузнечная сварка широко применяется в ремонтных работах и в тех случаях, когда невозможно отковать какое-либо изделие целиком.

Свойством свариваемости обладают не все металлы. Сталь обладает этим свойством, но не все сорта стали одинаково хорошо свариваются. Так, стали с содержанием углерода до 0‚25% свариваются хорошо, а стали с содержанием углерода 0,45 % почти не свариваются. Все примеси, особенно сера и фосфор, снижают свариваемость стали. Для обеспечения хорошей сварки рекомендуется применять стали со следующим предельным содержанием примесей: кремния не более 0‚2%, марганца не более 0,6 - 0,8%‚ серы и фосфора не более 0,05%.

Процесс кузнечной сварки состоит из следующих отдельных операций:

1. подготовка свариваемых концов; 
2. нагрев их для сварки; 
3. стыкование концов и сварка их; 
4. проковка и отделка сварных швов.

Подготовка свариваемых концов заключается в том, что эти концы проковываются и высаживаются для того, чтобы получить ровную мелкозернистую структуру и для того, чтобы после сварки получить то же сечение в месте сварки, которое было у свариваемых концов до сварки.

Нагрев свариваемых концов производится до температуры в пределах 1275 - 1З50°. Чем больше в стали углерода или примесей, тем ниже должна быть температура нагрева для сварки, и наоборот. Степень нагрева металла для сварки определяют на глаз или с помощью оптических пирометров. Малоуглеродистая сталь нагревается до ослепительно белого цвета, сталь со значительным содержанием углерода (свыше 0,30 %) - до белого цвета с желтоватым оттенком.

При нагреве для сварки особое внимание должно быть обращено на то, чтобы после выноса нагретых концов из горна с них можно было легко удалить окалину и этим обеспечить тесное соприкосновение свариваемых поверхностей. Для этой цели при нагреве обычно применяют сварочные флюсы в виде порошка, которым присыпают в горне нагреваемые концы. Флюсы быстро плавятся, образуя шлак, который растворяет окалину на поверхности свариваемых концов, препятствуя дальнейшему окислению их. Шлак легко удаляется с нагретых концов специальным скребком, кузнечным молотком или ударами концов о наковальню.

Кроме того, при нагреве должно быть обращено особое внимание на недопустимость пережога свариваемых концов, так как пережог приведет к неисправимому браку и самих концов и сварочного соединения. Первый признак пережога - большое количество белых ослепительных звездочек в горне (печи). Для предупреждения пережога следует тщательно наблюдать за цветом нагреваемых концов и при появлении звездочек вынимать металл из горна.

После такого нагрева металл становится тестообразным и это является одним из главных условий прочности сварочного соединения.

В качестве сварочных флюсов применяют мелкий просеянный речной песок, буру, поваренную соль или смеси этих веществ (чаще всего - речной песок с бурой или речной песок с поваренной солью).
Для изготовления смеси, используемой в качестве флюса, принимают по весу (примерно): речного песка 85 - 90% и буры 15 - 10% или речного песка 70 - 75 % и поваренной соли 30 - 25%.

После нагрева и очистки от шлака производят стыкование концов. Для этого один из свариваемых концов накладывают на другой и наносят по месту сварки сначала слабые, но частые удары кувалдой (или ручным молотком), а затем сильные удары для того, чтобы добиться тесного соприкосновения свариваемых поверхностей при наивысшей температуре. Первые (слабые и частые) удары следует наносить обязательно с середины свариваемого места, так как при этом выжимаются случайно оставшиеся частицы шлака, заковка которых может препятствовать плотному соприкосновению свариваемых поверхностей.

После стыкования приступают к проковке и отделке сварного шва. Сваренный участок следует хорошо проковать для того, чтобы структура стали стала мелкозернистой. Нередко для проковки и окончательной отделки сваренный участок подогревают до ковочной температуры.

Для окончательной отделки сваренного участка поверхность его обжимают, заглаживают и обкатывают с помощью обжимок, подкладных штампов и обкаток в зависимости от формы поперечного сечения сваренного места.