Ковальська зварювання: опис, технологія виконання робіт і необхідні інструменти

Ковальська зварювання-це, мабуть, самий старовинний спосіб зв`язку металу. Ковальська справа була єдиним методом обробки сталі протягом декількох тисячоліть, поки в XIX столітті фахівці не освоїли Ливарне виробництво. А в XX столітті отримав розвиток технологічний прогрес, в результаті якого людству стали доступні інші прогресивні способи зв`язку металів. Через це кування втратила свою актуальність. Сьогодні це ремесло існує лише формально, за бажанням деяких фахівців кустарного виробництва.

Основні принципи

Ковальським зварюванням називають виробничий процес, при якому створюються нерозривні з`єднання металевих складових з використанням високої температури і ударного пресування. Іншими словами, металеві фрагменти розжарюють в спеціальній печі до текучого стану і за допомогою ударних інструментів на металевій основі здійснюють їх з`єднання. Весь процес складається з наступних етапів:

• попередня підготовка поверхонь, що з`єднуються;
• термічний розігрів до заданої температури;
• з`єднання за допомогою ударних інструментів;
• фінальна проковка, що дозволяє встановити необхідну форму.

Найважливішою умовою в даній справі є розігрів металу із застосуванням високих температур. Доведення металу до необхідної температури контролюється завдяки зміни кольору розпеченій поверхні. Таким чином, досягаючи температури 1300 градусів, залізо стає яскраво-жовтого кольору. При збільшенні розігріву до 1400 градусів, воно починає ставати яскраво-білим. При досягненні необхідного температурного стану з`єднання слід проводити негайно. В іншому випадку, якість виробу може постраждати через перепалювання матеріалу, який супроводжується утворенням надмірного шару окалини.

Особливість

Податливість до сполук, завдяки термічній дифузії, з використанням високого тиску, при доведенні матеріалу до м`якого пластичного стану, як правило, у різних найменувань металів і складових має суттєві відмінності. Таким чином, податливими до сполук вважаються низьковуглецеві сталі з процентним вмістом вуглецю, що не перевищує 0,6 %. У разі збільшення процентного вмісту, загальна здатність до сполучень слабшає.

Погано піддаються куванню леговані сталі, а також кольорові метали, включаючи їх сплави. Крім цього, всі різновиди чавуну абсолютно неможливо з`єднувати даними шляхом. Основною перешкодою для процесу з`єднання в процесі термічної дифузії є утворення прошарку з окалини на розігрітій поверхні. Цей прошарок формують тугоплавкі оксиди під найменуванням FeO і Fe₃O₄, володіють слабкою здатністю розплавлятися при впливі температури, якої достатньо для ослаблення основної поверхні металу.

Для зниження впливу оксидів, що створюють перешкоди, поверхню, яку передбачається піддавати процедурі, покривають спеціальними флюсами для ковальської зварювання. Вони носять кислотний характер. Найчастіше для цієї мети використовують кухонну сіль або борну кислоту. Також може підійти прожарена бура для ковальської зварювання. В інших випадках використання флюсу заміщається деякими підручними матеріалами. Таким, наприклад, може стати скляний бій, а також дрібний пісок з річкового берега, здатний замінити ковальську зварювання бурою.

Дана зварювання вважається одним зі складних процесів в технологічному плані, так як вимагає від фахівця багатьох знань і практичних навичок. Для прикладу слід розуміти, що здатність до з`єднання металу з`являється лише при досягненні певної температури. У разі недостатнього розігріву поверхні вийде дефект, званий непроваром. А якщо метал перегріти, то утворюється пропал, який також не приведе виріб до якісної форми.

Спосіб

Зустрічається ряд нескладних способів з`єднань, які не вимагають проведення тривалих підготовчих дій при проведенні Ковальської зварювання. Використовують наступні назви технік:

• внахльост;
• встик;
• в обхват.

Умова

Для виконання дій із застосуванням даних технік слід дотримуватися тільки одного обов`язкового правила-торці заготовок повинні мати опуклу форму, а також мати потовщення на своїх кінцях. Така умова необхідно дотримуватися тому, що в процесі здійснення з`єднань методом Ковальської зварювання під час розігріву заготовки на поверхні металу формується шлакова плівка. А якщо поверхня має опуклості, то частинки шлаку можуть видавлюватися назовні. Потовщення, сформовані на кінцях заготовок, призначених для кування, служать технологічним резервом в процесі придбання необхідної форми.

Інші технології

Також існують більш складні технології ковальського зварювання, які дозволяють створювати вироби, що грають роль складових в складних механізмах або представляють декоративні елементи в різних дизайнерських композиціях:

1. Одним з таких способів служить перевірена зварювання в розщепів. Таку техніку використовували раніше, поєднуючи смуги зі сталі, в процесі виготовлення металевих шин, необхідних сільським возам.
2. Наступний спосіб-це зварювання з використанням шашок. Така техніка ефективна при з`єднанні габаритних складових.

Для проведення зварювання в розщеплювані краї смуг проходять спеціальну підготовку. Їх спершу відтягують, а потім розрубують таким чином, щоб перед проведенням зварювання з`явилася можливість з`єднання шляхом перекриття. Тільки після цього фрагмент розігрівається до досягнення необхідної температури і зварюється за допомогою кування. Другий спосіб Ковальської зварювання стали передбачає використання додаткового елемента. Дані елементи називаються шашками.

Галузь застосування

Ковальська зварювання сьогодні вже не служить основним способом з`єднання металів. Її використовують в основному для виготовлення складних металевих складових в вигадливих візерунках майстрів художньої ковки. Художня зварювання металевих фрагментів дозволяє створювати найнеймовірніші форми, що прикрашають різні Фасади.

Крім цього, даний спосіб зварювання іноді знаходить застосування для виготовлення деяких ручних інструментів, необхідних в побуті. А промислове значення вона втратила у зв`язку з низькою продуктивністю на тлі інших способів з`єднань.

Мінус

До недоліків цієї технології відносять:

• низьку швидкість нагріву;
• недостатню міцність отриманих з`єднань;
• істотну неоднорідність проходження процесів опади;
• вимоги високої кваліфікації від виконавців.

Лише поодинокі підрозділи промисловості продовжують використання ковальського зварювання. В даний час допомогою даної технології продовжують виготовляти металеві водопровідні труби, діаметр яких не перевищує 100 мм. Створюючи умови для проведення цієї процедури, смугову сталь розігрівають в спеціальних печах, а після прокочують лінійно через свертиші. Далі протягують волоком через оправлення на високій швидкості. Таким шляхом відбувається загальна зварювання шва водопровідної труби під впливом високого тиску.

Також в промисловому масштабі ковальське зварювання досі використовується при виготовленні складних біметалічних пластин. Зазвичай для цього використовують спільний прокат розпечених заготовок через спеціальні вальці або застосовують метод пресування, з використанням термічних печей, маючи умови вакууму. Ковальське зварювання дозволяє надавати багатошарову структуру виробам, що в деяких випадках має велике значення.

Обладнання та матеріали

Щоб влаштувати невелику кузню для кустарного виробництва деяких виробів або виготовлення елементів художньої ковки, необхідно не так вже й багато всього.

При наявності певного обладнання і нечисленних інструментів, можна запросто налагодити власне виробництво Ковальської зварювання металу:

1. В першу чергу, потрібен один стаціонарний горн і один портативний. Це спеціальне пристосування, необхідне для розігріву зварюваних поверхонь. Портативним Гірському може цілком стати звичайний бензиновий автоген.
2. Далі потрібно група наковален. Важливо, щоб обов`язково була як велика, так і маленька. Крім того, недостатньо мати лише дворогу ковадло. Однорога теж має бути присутня.
3. Набір ковальських кліщів, складений з якомога більшого числа розмірів.
4. Набір ковальських молотів, який дозволить здійснювати основний процес кування.
5. Дві ємності, призначені для охолодження матеріалів. Одну з них необхідно заповнити водою, а іншу маслом.

Важливо

Обов`язково необхідно забезпечити кузню всіма необхідними засобами безпеки. Крім цього, в комплектації слід мати індивідуальні засоби захисту-скляні окуляри, захисний Шкіряний фартух, щільні полотняні рукавиці.