Ковальська зварка – це, мабуть, самий старовинний спосіб зв’язку металу. Ковальство було єдиним методом обробки сталі протягом кількох 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. З-за цього 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 раскаляют в спеціальній печі до текучого стану і за допомогою ударних інструментів на металевому підставі 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 проковування, що дозволяє встановити необхідну форму.
Найважливішою умовою в даному справі є розігрів металу із застосуванням високих температур. Доведення металу до необхідної температури контролюється завдяки зміні 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 перепалу матеріалу, який супроводжується утворенням надмірної шару окалини.
Особливості
Податливість до сполук, завдяки термічної 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 відсотковим вмістом вуглецю, що не перевищує 0,6 %. У разі збільшення процентного змісту, загальна здатність до сполученням слабшає.
Погано піддаються куванню леговані сталі, а також кольорові метали, включаючи їх сплави. Крім цього, всі різновиди чавуну абсолютно неможливо з’єднувати даним 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 fe 3 o 4, володіють слабкою здатністю плавитися при впливі температури, якої достатньо для ослаблення основної поверхні металу.
Для зниження впливу окислів, що створюють перешкоди, поверхня, яку передбачається піддавати процедурі, покривають спеціальними флюсами для ковальської зварки. Вони мають кислотний характер. Найчастіше для цієї мети використовують кухонну сіль або борну кислоту. Також може підійти прокаленная бура для ковальської зварки. В інших випадках використання флюсу заміщається деякими підручними матеріалами. Таким, приміром, може стати скляний бій, а також дрібний пісок з річкового берега, здатний замінити ковальську зварювання бурою.
Дана зварювання вважається одним з найскладніших процесів у 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 перегріти метал, то утворюється прожогом, який також не призведе виріб до якісній формі.
Способи
Зустрічається ряд нескладних способів з’єднань, які не вимагають проведення тривалих підготовчих дій при проведенні ковальської зварки. Використовують такі назви технік:
- внапуск;
- встик;
- в обхват.
Умови
Для виконання дій з 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 сполук методом ковальської зварки 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 ковальської зварки, які дозволяють створювати вироби, які грають роль складових у складних механізмах або представляють декоративні елементи в різних дизайнерських композиціях:
Для проведення зварювання в розщіп оброблювані 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 зварки сталі передбачає використання додаткового елемента. Дані елементи називаються шашками.
Область застосування
Ковальська зварка сьогодні вже не служить основним способом з’єднання металів. Її використовують в основному для виготовлення складних металевих складових у витіюватих 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 у побуті. А промислове значення вона втратила у зв’язку з низькою продуктивністю на тлі інших способів з’єднань.
Мінуси
До недоліків цієї технології відносять:
- низьку швидкість нагрівання;
- недостатню міцність отриманих сполук;
- істотну неоднорідність проходження процесів опади;
- вимоги високої кваліфікації від виконавців.
Лише поодинокі підрозділу промисловості продовжують використання ковальської зварки. Нині допомогою даної технології продовжують виготовляти металеві водопровідні труби, діаметр яких не перевищує 100 мм. Створюючи умови для проведення цієї процедури, смугову сталь розігрівають у спеціальних печах, а після прокочують лінійно через свертишем. Далі протягують волоком через оправки на високій швидкості. Таким шляхом відбувається загальна зварювання шва водопровідної труби під впливом високого тиску.
Також в промисловому масштабі ковальська зварка 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. Ковальська зварювання дозволяє надавати багатошарову структуру виробам, що в деяких випадках має велике значення.
Обладнання і матеріали
Щоб влаштувати невелику кузню для кустарного виробництва певних 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 зварки металу:
Важливо
Обов’язково необхідно забезпечити кузню усіма необхідними засобами безпеки. Крім цього, в комплектації слід мати індивідуальні засоби захисту – скляні окуляри, захисний шкіряний фартух, щільні полотняні рукавиці.
