Кузнечной сваркой называется кузнечная операция, посредством которой
ударами кувалды или бойка соединяются в одно целое отдельные части или
концы заготовок, нагретые до температуры, близкой к температуре начала
плавления (тестообразное состояние металла).
Кузнечная сварка широко применяется в ремонтных работах и в тех случаях,
когда невозможно отковать какое-либо изделие целиком 1.
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—1350°. 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 соли30—25%.
После нагрева и очистки от шлака производят стыкование концов. Для этого
один из свариваемых кондов 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.