Сварка

Это одна из самых сложных операций ручной ковки. Для овладения ею требуется большой опыт работы с металлами и знание технологического процесса.
Кузнечная сварка отличается от аналогичной слесарной операции. Когда при деформировании на малое расстояние происходит сближение поверхностей, между атомами кристаллической решетки возникают мощные силы притяжения. Если металл имеет высокую пластичность, то на такое расстояние его можно свести нагреванием в кузнечном горне.

Выбор материала

Хорошее качество сварки можно получить у низкоуглеродистой конструкционной стали. Некоторые примеси, например сера и фосфор, сильно ухудшают свариваемость, поэтому содержание этих веществ не должно превышать 0,05%. Легированные стали брать не рекомендуется; сварка их в условиях обычной кузницы почти невозможна. Положительно на качество сварки влияет добавление марганца. Также к сварочному флюсу рекомендуется добавлять опилки малоуглеродистой стали. При горении они будут поглощать углерод, и сварка получится более прочной

Нагрев под сварку

Перед началом сварки заготовкам необходимо придать определенную форму, которая зависит от сечения поковки. Поверхности очищают от окалины. Горн следует прочистить тщательнее, чем обычно, удалить всю старую золу. Нагрев должен быть равномерным и сильным.
Температура, при которой можно проводить сварку, зависит от содержания углерода: чем оно выше, тем ниже температура. Низкоуглеродистую сталь можно варить при 1350-1370 С, когда заготовка становится ослепительно белой. Лучшим топливом является древесный уголь, т. к. содержание серы в нем невелико. При работе с кузнечным углем надо использовать те сорта, в которых содержится минимальное количество серы.

Флюсы

Даже при незначительном повышении температуры ковки (а она гораздо ниже сварочной) происходит интенсивное образование окалины и возможен пережог металла. Чтобы избежать нежелательного нагара при горновой сварке, раскаленные части заготовок посыпаются специальным составом - флюсом. Используются и сварочные порошки, состоящие из кварца, поваренной соли и буры.
Для сварки малоуглеродистой стали в качестве флюса берут просеянный речной песок с добавлением буры. Если сталь конструкционная, в состав включают металлические и марганцевые опилки. Его насыпают на заготовку при температуре 950-1050 ?С, что соответствует оранжево- или светло-желтому цвету металла. Делать это лучше до того, как металл начинает отбрасывать искры. Попадая на разогретые концы, он плавится, вследствие чего предотвращается окисление и растворяется окалина.
Проверить готовность поковки можно тонким металлическим стержнем: если он вязнет в металле, то нагрев достаточный. Однако сразу после этого вынимать ее не рекомендуется, лучше подсыпать еще флюса и немного погреть заготовку.
После окончательного нагрева и непосредственно перед сваркой флюс удаляется с заготовки ударом о наковальню или счищается металлической щеткой.

Способы сварки

Вынув металл из горна и счистив шлак, концы заготовок складываются вместе и свариваются быстрыми ударами молота. Первые удары делают легкими, чтобы лучше прижать поверхности и выбить шлак, последующими проводят окончательную сварку. В это время зернистость металла уменьшается, он становится более прочным.
Заключительными ударами заготовке придают требуемую форму.
Всю сварку надо проводить за короткий период времени, чтобы металл не успел остыть. Повторное нагревание уже закаленного металла нежелательно. Часто для большей скорости сварку делают в несколько рук.
Для окончательной отделки используют гладилки, обжимки и другой кузнечный инструмент.
В зависимости от формы сечения заготовки предпочтительнее тот или другой способ сварки. Наиболее распространен способ сварки внахлест. Он позволяет создавать высокопрочный стык за счет большой площади совместной деформации.
Перед сваркой концы заготовок высаживают и делают плоскость контакта под углом 30° (рис. 42 а). Их накладывают друг на друга, совмещают несильными ударами, а затем проводят окончательную проковку с одновременной осадкой до нужной формы.
Еще один способ - сварка вразруб, для которой требуется более сложная подготовка концов деталей. Один из них высаживается и надрубается зубилом по продольной оси, полученные части разгибаются под углом 30-40°. Другой конец после высадки заостряют с двух сторон так, чтобы он заполнял разруб первого (рис. 42 б).
Пустоты, образующиеся при вставке, ликвидируются холодной ковкой. Для учета раздачи металла при нагревании в промежуток между ними вставляются тонкие плас Тины. Нагретые и очищенные от флюса концы совмещаются и сильными ударами свариваются. Затем, когда металл немного остынет, проводят окончательную отделку. Этот способ применяется при сварке сталей разных марок, причем металл меньшей пластичности вставляется в металл большей.
Тонкие полосовые заготовки варят врасщеп. Концы заготовок разрубаются два раза вдоль продольной оси, после чего загибаются в разные стороны. После доведения металла до нужной температуры детали соединяют, кладут на наковальню и сильными ударами сверху накрепко спаивают концы. Преимущество этого способа сварки в том, что соединение получается очень прочным.

Встык

Варят заготовки в том случае, если нет возможности подготовить концы указанными выше способами, а также тогда, когда стержень приваривается к продольной поверхности другой детали.
При подготовке осаживать концы деталей не надо, это происходит уже в процессе сварки. Заготовки соединяют встык и сильными ударами вдоль продольной оси доводят до образования прочного спая (рис. 42 в). Для этого другой конец обязательно должен быть холодным. После окончания работы проводят вытяжку.
По прочности сварки этот способ уступает всем остальным, его рекомендуется применять в тех случаях, когда не требуется создания прочных конструкций. Но для декоративных деталей он вполне годится.
Для ремонта поврежденных деталей или частей металлических колец, которые теряют нужную форму из-за наложения, применяют способ сварки, выполняемый с помощью шашек. Так называются металлические вспомогательные части сварного узла, которые вставляются между концами заготовок. Вместе с последними они образуют участок полосы, по форме не отличающийся от целого.
Обычно шашки делаются из малоуглеродистой стали, что повышает качество сварки. Удары делаются сильными, по плоской поверхности спая.
Можно разбить процесс на несколько этапов: сначала приварить шашки к концам заготовок, а потом проводить сварку так, как это делается способом внахлестку.

Сварка колец

Чтобы сварить кольцо из прутка круглого или прямоугольного сечения, необходимо предварительно согнуть его на роге наковальни.
Концы протягивают или отрубают под одинаковым углом и немного разводят в стороны.
Сварку проводят при обычной температуре, на наковальне. Если срез делался в плоскости кольца, то оно отковывается на роге, а если в плоскости ребра - на плоской, поверхности.

Пайка латунью

Она не относится к кузнечным операциям, но часто применяется для соединения небольших деталей художественных композиций из металла. Паять можно только изделия из поделочной стали, имеющие плоскую или квадратную форму. Круглые прутки соединяются плохо, т. к. имеют маленькую плоскость соприкосновения.
Перед началом пайки изделие собирают, скрепляя его отдельные части металлической проволокой (биндрой). Затем его помещают в горн и нагревают до красного каления. Закладка должна производиться очень осторожно, место для изделия в углях расчищается кочергой. На решетке оставляют достаточно большой и ровный слой топлива. Подгребать уголь следует так, чтобы его кусочки не попадали на поковку. Дутье горна для равномерного прокаливания должно быть слабым.
В качестве флюса обычно используется бура, которую перед нанесением немного смачивают водой. Когда она растекается по всей поверхности, можно начинать пайку. Для этого прутком латуни, не снимая флюса, касаются тех мест, которые требуется соединить. При этом цвет пламени в горне меняется на зеленый. Передвигать изделие во время пайки нельзя, чтобы не сместить со своих мест отдельные детали.
Композиции, состоящие из многих элементов, свариваются иным образом. В местах пайки заранее раскладываются кусочки латуни с таким расчетом, чтобы при нагревании они растеклись и скрепили детали.
Наряду с кусочками латуни можно использовать стружку или опилки, которые насыпаются на места сварки. Они должны быть чистыми, от примесей железа их очищают с помощью магнита. Более мелкие изделия паяют, применяя в качестве скрепляющего материала глину с добавлением соли. Их собирают, соединяя отдельные части латунной, а не железной проволокой. Затем посыпают бурой, обмазывают глиной и осторожно кладут на металлический лист, который помещают в горн.
Дутье должно быть слабым, чтобы глина успела равномерно прогреться, после засыхания воздуха можно подавать больше. Когда она начинает трескаться, детали уже надежно скреплены. Латунная проволока начинает плавиться и спаивает отдельные части изделия.
После окончания процесса горн выключают, а готовой поковке дают остыть. Далее с нее аккуратно удаляют глину и флюс, лишний припой удаляют напильником.