Кузнечный флюс своими руками

Бура бурой, а ковка по расписанию

При нагревании она превращается в стеклообразную застывшую смесь, из которой выходит великолепная защита рабочего участка. В дополнение к этому порошок из буры отлично растворяется в воде. Все технические характеристики описаны в отдельном нормативе ГОСТе 8429-77 под названием «Бура техническая».

  1. О тетраборате и декагидрате
  2. Ковка или кузнечная сварка с бурой
  3. Хорошенько греем
  4. Безопасность и правила хранения буры

О тетраборате и декагидрате

У буры есть серьезнейшее научное название, потому что это не что иное как соединение слабой кислоты с сильным основанием. Название с первого раза запомнить трудно: декагидрат тетрабората натрия.

Эта смесь, которую гремучей никак не назовешь, входит в состав всех эффективных флюсов и шлаковых смесей при кузнечной ковке или пайки сложных и капризных металлов типа меди, ее сплавов, чугуна, стали.

Флюс для кузнечной сварки – особая технологическая заслуга буры, о которой нужно рассказать отдельно.

Ковка или кузнечная сварка с бурой

Процесс ковки отличается сильным нагревом заготовок – это важные технологические нюансы. В результате такого нагревания на поверхностях свариваемых металлических деталей образуется значительный слой окалины вплоть до их пережигания.

Вот здесь и выступает бура в роли спасителя: металлические поверхности засыпают слоем смеси из песка и буры – получается великолепный флюс.

Чтобы разобраться и оценить по достоинству метод с использованием флюса из буры, нужно понять сам процесс. Кузнечная сварка – это смешанный физический метод воздействия на металлы для их соединения.

Суть его – механическое воздействие в виде ударов кузнечного молота в сочетании нагревания для повышения пластичности металла.

Кузнечная сварка применяется для сварки стальных сплавов с по возможности низкой долей углерода – на уровне 0,3%. Высокоуглеродистые стали не годятся для ковки, для этого у них слишком низкая свариваемость при таком методе.

Обязательное требование перед процессом – тщательное удаление с поверхностей заготовок любых загрязнений и оксидных пленок.

Нужно заметить, что кузнечная сварка в принципе не дает крепкого металлические соединения, это далеко не самый надежный способ ковки. К тому же при его использовании не обойтись без профессионализма кузнеца – без этого ничего не получится.

Поэтому он практически не используется в промышленных целях и на заводах. А вот если дело касается ремонтных работ в полевых и неблагоприятных условиях, этот метод применяется довольно часто.

Хорошенько греем

Нагревание деталей идет в печах или горнах. Количество топлива должно быть точно рассчитано – не больше и не меньше. Лучшее топливо для ковки – древесный уголь и кокс. Но на практике чаще применяется обычный каменный уголь.

Металлические детали загружаются в горн только после полного прогорания угля, чтобы из него удалилась сера, присутствие которой плохо сказывается на качестве соединения.

Температура нагревания деталей должна быть выше, чем уровень, при котором начинается ковка. Уровень температуры нагрева в цифрах зависит от процента углерода в стали: чем ниже его содержание в сплаве, тем выше нужно поднимать температуру нагрева для плавления.

Для низкоуглеродистой стали нагрев должен быть не ниже 1350 – 1370°С, отличительный признак – сияющий белый цвет металла. Если сталь содержит высокую долю углерода, достаточно нагрева около 1150°С, цвет тогда будет иметь желтый оттенок.

Флюс для кузнечной сварки добавляется для защиты. Все дело в обильном образовании окалины вследствие нагревания. Флюсовые смеси предохраняют от этого. Флюс для кузнечной сварки засыпают в точно обозначенный момент – когда уровень нагрева будет находиться между 950°С и 1050°С.

Основа смеси – мелкий чистый речной песок с добавкой 10% буры после хорошей прокалки. Бура в песке работает на хорошее образование шлака и легкую очистку металла от примесей в дальнейшем.

Толщина слоя имеет значение: если он будет слишком толстым, прогрев деталей снизит скорость и качество. Поэтому флюс для кузнечной сварки засыпают равномерным и тонким слоем. Добавка буры в флюсовую смесь особенно важна и необходима, если используется уголь низкого качества.

Таблица норм для буры.

Из флюсовой смеси формируется шлак, который может стечь с металлической заготовки, что весьма нежелательно. Для предупреждения этого на заготовки подсыпают дополнительные порции песка – осторожно и в умеренных количествах.

Отличным партнером буры выступают железные опилки мягкой консистенции или ферромарганец. Опилки способны к поглощению углерода с поверхности металла в условиях высокой температуры, тем самым значительно повышая качество процесса сварки.

Если нужно сварить детали из разных металлов или марок стали, то первым делом разогревают металл с меньшей долей углерода из-за более высокой температуры плавления. И только затем начинают работать со второй деталью, металл которой содержит более высокий процент углерода.

Безопасность и правила хранения буры

Особой опасности с точки зрения взрывов или пожаров бура для ковки не представляет. Умеренная степень токсичности наблюдается из-за содержания борной кислоты. В организм бура может попасть через дыхательные пути в виде пыли или аэрозольного распыления, в результате чего слизистые могут быть раздражены.

В больших количествах бура может вызвать отравление. Поэтому во время работы с использованием буры не рекомендуется пить, курить или принимать пищу. Индивидуальная защита не представляет из себя ничего необычного: это спецодежда, очки защитного типа, рабочие перчатки и т.д.

Хранить буру нужно в закрытых помещениях и обязательно в упаковках – никакой россыпи. Обычно хранение производится в специальных контейнерах, которые должны стоять на твердом покрытии. Срок хранения буры – всего полгода, что нужно учитывать при планировании закупок и использования.

Кузнечная сварка и сварка ковкой

Кузнечная сварка металла — один из старейших способов получения неразъемного соединения. При этом, с помощью такого примитивного метода можно соединять самые разнообразные металлы, в том числе нержавейку. Но учитывайте, что сварной шов получается недостаточно прочным, и эта работа считается очень трудоемкой. Однако, есть у кузнечной сварки и свои преимущества.

В этой статье мы кратко расскажем, в чем суть кузнечной сварки и какие особенности нужно учесть, чтобы соблюдать технологию.

Общая информация

Кузнечная сварка (она же сварка ковкой) — метод соединения металлов, суть которого заключается в формирование сварного шва с применением кузнечных инструментов. Металл доводят до пластичного состояния и бьют по нему кузнечным ударным инструментом. До изобретения РДС такой способ сварки применялся повсеместно. Но сейчас кузнечная сварка применяется только для соединения деталей из низкоуглеродистой стали.

Чтобы получить качественный шов нужно тщательно очистить металл. Загрязнения и коррозия не должны препятствовать формированию шва во время ковки. Но нужно понимать, что кузнечная сварка — это трудоемкая и малопроизводительная работа. К тому же, шов получается не таким уж прочным, как хотелось. По этой причине сварка ковкой не применяется на производствах, а остается уделом частных мастерских. Тем не менее, с помощью такой незамысловатой технологии можно своими руками выполнить несложный ремонт в полевых условиях.

Технология

Технология кузнечной сварки проста, но в то же время очень трудоемкая. Она требует от кузнеца железного терпения, поскольку на выполнение одного этапа уходит много времени и физических сил. Но если вы все сделаете правильно, то в конечном итоге получите отличный результат. Далее мы расскажем вам все о технологии сварки ковкой.

Нагрев

Все начинается с предварительного нагрева деталей. Нагрев осуществляется в специальных печах или горнах. Важно, чтобы пламя не имело окислительных свойств и в очаге не должно быть лишнего топлива или жидкости для розжига. В качестве топлива рекомендуем использовать древесный уголь. Он хорошо зарекомендовал себя, поскольку не содержит в своем составе серу. А избыток серы приводит к ухудшению качества готового шва.

Также применяется каменный уголь, но в нем может присутствовать до 1% серы. Следите, чтобы фракции угля были более-менее одного размера. Сам уголь должен быть просеянным и некрупным.

Читайте также  Телевизионная антенна своими руками видео

Сначала в печь загружается уголь. Он должен хорошо прогореть, чтобы небольшой процент серы испарился. Затем нужно нагреть концы деталей, которые затем будут стыковаться. Средняя температура нагрева — от 1300 до 1400 градусов по Цельсию. Если сталь низкоуглеродистая, то при воздействии такой температуры она приобретет белый цвет. Если у металла, из которого сделана деталь, высокое содержание углерода, то не стоит превышать температуру нагрева более 1200 градусов. Металл должен сменить цвет на белый с желтым.

Такие высокие температуры используются только для нагрева, во время ковки температура понижается. Поэтому учитывайте, что при есть вероятность перегрева металла и образования окалины. Чтобы этого избежать можно использовать флюс для кузнечной сварки. Флюс наносят прямо на деталь, но не предварительно, а прямо во время нагрева. Можно купить специальный флюс в магазине, а можно использовать вымытый и просеянный речной песок.

Не нужно насыпать толстый слой флюса, иначе металл просто не прогреется и образуется много шлака. Посыпайте флюс тонким слоем. Можете смешать речной песок с бурой, тогда примесей при ковке будет меньше. Но не стоит применять буру, если у вас качественный очищенный уголь. Это не принесет должного результата. А вот если уголь плохой и способствует образованию шлака, то бура может помочь. Кстати, если буры у вас нет, то можете использовать обычную поваренную соль.

Есть еще одна хитрость касаемо флюсов. Если деталь небольшого размера, то флюс можно не использовать. Нагрейте заготовку, а затем быстрым движением переместите ее в песок. Сам песок нужно предварительно насыпать в металлический ящик, который следует поставить на горн. Песок немного нагреется и разность температур будет не такой большой.

Также учитывайте, что при использовании песка все равно будет образовываться шлак. Он будет стекать с детали вместе с песком, так что подсыпайте песок по мере необходимости. Обычно требует насыпать песок два-три раза за весь нагрев. В это время необязательно вынимать деталь из огня.

Еще можно смешать флюс с железными опилками, если в металле содержится много углерода. Также можно использовать ферромарганец. Такие смеси способствуют улучшению качества шва, поскольку поглощают избыток углерода.

Иногда бывают ситуации, когда требуется сварить две детали из разных сталей. Мы рекомендуем сначала прогревать ту деталь, у которой меньшее содержание углерода. А прогревать вторую деталь следует спустя небольшой промежуток времени.

Проковка

Теперь о ковке. Как только деталь хорошо прогрелась ее нужно достать из печи или горна, и поместить на наковальню. Тут же следует совершить несколько ударов по наковальне. Так вы собьете шлак. Далее нужно состыковать две нагретые заготовки и нанести несколько легких ударов с помощью кузнечного молота.

Удары должны быть частыми и ритмичными, а детали должны быть плотно прижаты друг к другу, чтобы избежать окисления металла. Затем нужно увеличить силу удара, сохраняя прежнюю скорость. Благодаря сильным ударам две заготовки окончательно соединяются между собой и начинают приобретать единую форму. Чтобы прочность была выше можно проковать не только концы двух деталей, но и прилегающие к ним участки. Саму проковку нужно делать от середины соединения к краям. Так шлак будет равномерно выходить из зоны сварки.

Некоторые мастера после проковки снова нагревают уже готовые детали. Затем снова выполняют проковку. С виду такое изделие выглядит более монолитным, но здесь главное не переусердствовать. Иначе многочисленные нагревы могут наоборот ухудшить качество шва. А вы должны помнить, что само соединение в кузнечной сварке не такое уж и прочное.

Отделка

Отделка — это обязательной этап любой художественной ковки. Но в кузнечной сварке отделка применяется нечасто. Если вам все же нужно сделать соединение эстетически привлекательным, то можете использовать предназначенный для этого кузнечный инструмент. Также можно использовать полировку, кварцевание или патинирование. Используйте щетки с металлическим ворсом, полировочные пасты, пасту ГОИ. Это, конечно, необязательный этап. Он выполняется при изготовлении художественных изделий, а не при ремонте.

Вместо заключения

Кузнечная сварка — почти забытый, но весьма интересный метод соединения металлов. Вам доступна кузнечная сварка нержавейки, а также кузнечная сварка изготовление ножей, что часто практикуется в частных мастерских. Не нужно думать, что раз такая технология потеряла свою актуальность на фоне более современных методов сварки. Наоборот, изделия, изготовленные с применением кузнечной сварки, приобретают особую значимость. Ведь они в прямом смысле изготовлены своими руками.

А вы сталкивались с кузнечной сваркой в своей практике? Может быть вы и есть профессиональный кузнец, которых теперь осталось так мало? Расскажите об этом в комментариях ниже. Желаем удачи в работе!

Кузнечная сварка металла

Содержание:

  1. Что такое кузнечная сварка
  2. Необходимое оборудование
  3. Особенности флюса для ковки
  4. Сферы применения
  5. Интересное видео

Кузнечная сварка — древний метод неразрывного соединения металлов. В течение нескольких тысячелетий человечество использовало данную технологию сваривания в качестве единственного метода изготовления разнообразных металлических конструкций.

Со временем получилось освоить другие варианты сваривания, но все же кузнечная технология считается до сих пор популярной и востребованной среди многих опытных сварщиков. Это связано с тем, что она позволяет изготовить железные конструкции с высокой прочностью.

Что такое кузнечная сварка

Кузнечный сварочный процесс — это технология, при помощи которой можно создать прочное соединение металлических частей. Во время нее производится термическое нагревание под влиянием внешнего давления.

Части заготовок из металла в области будущего сваривания нагреваются до высоких температурных показателей, поверхность должна иметь тестообразную структуру. Далее при помощи молота создается давление — им наносятся удары по заготовке, которая лежит на поверхности. В результате получается качественное соединение с прочной структурой.

Кузнечная сварка металла состоит из нескольких этапов:

  1. На начальном этапе подготавливается свариваемая поверхность.
  2. Термическое нагревание до определенного температурного показателя.
  3. При помощи ковки производится сваривание концов заготовки.
  4. В конце выполняется поковка, которая сможет придать заготовке необходимую форму.

Важно! Главным условием качественной сварки считается соблюдение необходимой температуры. Ее требуется устанавливать по цвету каления поверхности металлического изделия.

Если железо раскалить до температуры 13000C, то его поверхность станет ярко-желтого цвета. А при раскалении до 14000C, поверхность приобретает ярко-белую расцветку. Ковку рекомендуется производить сразу же после того как основа достигнет требуемой температуры. Если передержать, то может произойти пережог металла, а также может образоваться большое наслоение окалины.

Необходимое оборудование

Ковка считается древним способом сваривания металлов, который позволяет получить прочные швы. Часто этот метод применяют многие начинающие сварщики, это связано с его дешевизной, минимальным набором оборудования, расходных материалов. Для него не требуется приобретать дорогой сварочный аппарат, высокотехнологичные приборы.

Чтобы создать полноценную кузню необходимо приобрести следующие инструменты:

  1. Горн. Он может быть переносной или стационарный. Именно в нем производиться нагревание металлических деталей до необходимой температуры. Если площадь кузницы не позволяет установить данное оборудование, то можно установить автоген.
  2. Наковальни нескольких типов. Для ковки могут применяться крупные или мелкие, однорогие или двурогие варианты наковален. Данные изделия необходимо прочно закрепить в мастерской.
  3. Кузнечные клещи большого и маленького размера.
  4. Крупное и мелкое ударное оборудование. В кузнице должны присутствовать молоты, небольшие слесарные молотки.
  5. Несколько емкостей для охлаждения обрабатываемых металлов. В мастерской всегда должны быть ведра с водой, масло.

Особенности флюса для ковки

Флюс для кузнечной сварки обязательно должен содержать в основе железосинеродистый калий. Массовая доля этого вещества может различаться, она может варьироваться от 1 весовой части до 27 весовых частей. Также в составе могут быть дополнительные компоненты из списка ниже:

  • бура;
  • хлорид натрия;
  • борная кислота.

Флюс для кузнечной сварки можно с легкостью изготовить своими руками. Для этого требуется подготовить требуемые компоненты. После этого можно сразу же приступать к сварочному процессу. Перед ковкой смесь необходимо насыпать на поверхность заготовки, которая раскаляется до 10000C.

Флюс для ковки металла вместе с окалиной превращается в жидкий шлак. Далее он начинает постепенно обволакивать рабочую зону, тем самым предохраняя ее от дальнейшего окисления.

Читайте также  Антенна для цифровое телевидение своими руками

Сферы применения

Ковка считается древним ремеслом, в настоящее время она используется художниками и мастерами кузнечных дел. Они применяют данную технологию для создания различных декоративных и дизайнерских изделий из металлической основы. Иногда кузнечную сварку применяют для изготовления ножей.

Стоит отметить! Этот метод сварочной технологии применяют в кузнецах для производства разного вида составного инструмента — топоров, плугов и других сельскохозяйственных изделий.

Но все промышленные методы сварок набирает высокую популярность. Это связано с тем, что ковка имеет ряд недостатков:

  • медленное нагревание;
  • слабая прочность;
  • низкая производительность;
  • неоднородность процессов осадки;
  • ее должны проводить квалифицированные мастера.

Кузнечная сварка нержавейки, металла имеет множество важных нюансов и особенностей, от которых зависит прочность сварного соединения. Это древний метод сваривания дошел до наших дней, но при этом он не потерял популярности. Его до сих пор применяют для создания разнообразных конструкций из металлической основы.

Интересное видео

Технология кузнечной сварки металла или сварки ковкой

Кузнечная сварка – один из популярных способов соединения металлов, использующийся с глубокой старины. Несмотря на значительную трудоемкость и относительно невысокую прочность шва, метод популярен и в наши дни из-за простоты процесса, возможности соединения различных металлов, в том числе и нержавейки.

  1. Что такое кузнечная сварка?
  2. Особенности
  3. Способы
  4. Сферы применения
  5. Оборудование и расходные материалы
  6. Технология
  7. Внахлестку
  8. Вразруб
  9. Встык
  10. В расщеп
  11. С шашками
  12. Кольцевая сварка
  13. Впритык
  14. Нагрев
  15. Температура
  16. Проковка
  17. Отделка
  18. Безопасность и правила хранения буры
  19. Техника безопасности

Что такое кузнечная сварка?

Кузнечная сварка металлов представляет собой процесс формирования прочного соединения металлических элементов под воздействием давления и высокой температуры. Нагретые до тестообразного состояния поверхности заготовок под ударами молота проникают одна в другую, шву придается требуемая форма.

Технология сварки подразумевает пошаговое проведение таких операций:

  • подготовка поверхностей,
  • нагрев до необходимой температуры,
  • соединение кромок под ударами молота,
  • проковка для придания готовому изделию требуемой формы.

Особенности

Соединение кузнечной сваркой возможно не для всех групп металлов. Хорошо поддаются термической диффузии изделия из низкоуглеродистых марок стали, плохая – у элементов из легированных, цветных металлов и их сплавов. Соединение ковкой чугуна вообще невозможно.

Процесс относится к достаточно сложным способам, требующим определенных знаний и навыков. Опыт играет особенную роль – для формирования прочного соединения важно не допустить перегрева поверхностей, равно как и недостаточного их прогрева.

Способы

Соединение ковкой осуществляется несколькими методами:

  • внахлест,
  • впритык,
  • встык,
  • вразруб,
  • в расщеп,
  • кольцевой способ,
  • с шашками.

Сферы применения

Несмотря на некоторые ограничения, связанные с прочностью сварочного шва, способ широко распространен у выполняющих ковку своими руками современных кузнецов.

Метод используется преимущественно для создания колец, обручей, подковки лошадей, изготовления изделий из полосовой стали.

Применение кузнечной сварки в промышленности широко не распространено, но востребовано в некоторых отраслях производства, к примеру, в изготовлении ножей и клинков, водосточных труб, элементов декора.

Оборудование и расходные материалы

Для выполнения сварочного соединения ковкой требуется специальное помещение – кузница, оснащенная следующим оборудованием и инструментом:

  • горнами (стационарным и переносным),
  • несколькими типами наковален, различающихся размерами и формой,
  • клещами,
  • мелким и крупным ударным инструментом (молотками молотами),
  • емкостями для охлаждения заготовок и готовых изделий.

Будет полезен в работе и дополнительный инструмент – подставки, формы, скребки. Также нельзя забывать о пожарной и личной безопасности: следует приобрести огнетушитель, ИСЗ (плотный фартук и рукавицы, защитные очки).

Технология

Внахлестку

Прочный стык образуется за счет большей площади совместного проникновения металлов. Перед работой выполняется высадка концов элементов, контактная поверхность располагается под углом 300°. Детали накладываются одна на другую, совмещаются несильными ударами и проковываются с параллельной осадкой до нужной формы.

Вразруб

Метод подразумевает выполнение предварительной подготовки концов элементов. Один из них высаживается и нарубается зубилом вдоль, получившиеся части разрубаются под углом 300-400°. Второй конец первой детали заостряется так, чтобы можно было его вставить в разруб другого элемента. Между соединяемыми поверхностями для компенсации раздачи металла при нагревании вставляются тонкие пластины. Концы, очищенные после нагревания от флюса, сопрягаются и соединяются под сильными ударами молота. После небольшого охлаждения выполняется отделка.

Встык

Предварительное осаживание концов элементов не выполняется, оно происходит в процессе работы.

Изделия соединяются встык, прочный спай образуется под сильными ударами. Один из концов при этом остается холодным. По окончании работы производится вытяжка изделия.

В расщеп

Соединение по такой схеме применяется для листового металла. На небольшом удалении от кромок, полосы оттягиваются и надрезаются на 5-6 частей, укладываются с перекрыванием одна на другую, прогреваются и сковываются.

С шашками

Метод с шашками используется для крупных изделий.

Производится отковка концов на угол от 30 до 40°, из того же материала изготавливаются накладки под тем же углом и укладываются на концы. Место соединения прогревается и тщательно проковывается.

Кольцевая сварка

Заготовка заранее сгибается на роговой наковальне. Кончики отрубаются под одинаковым углом и разводятся в стороны для сопряжения и совместной сковки.

Впритык

Осадка концов выполняется для создания запаса толщины металла. Он требуется для проковывания элемента не только по линии шва, но и во всех прогретых до температуры сварки местах.

Нагрев

Важнейшим условием получения надежного шва при кузнечной сварке является поддерживание требуемого для конкретного металла температурного режима.

Температура

Температура выставляется по цвету поверхности каления. По достижении требуемого нагрева необходимо сразу же приступать к ковке, потому как передержка ведет к пережогу металла и чрезмерному образованию окалины.

Избежать пережога помогает применение флюса, наносимого на изделие в процессе нагревания. Его можно приобрести в магазинах либо вымыть и просеять речной песок без содержания глины.

Важно! Для снижения образования шлака можно использовать заранее приготовленный состав: кузнечная бура смешивается с песком.

Проковка

По достижении требуемой температуры заготовки вынимаются из горна и укладываются на наковальню и соединяются легкими ударами молота. Затем сила ударов постепенно увеличивается с сохранением темпа. В результате заготовки прочно соединяются между собой.

Для равномерного выхода шлака из зоны соединения проковка выполняется от середины заготовки к кромкам.

После проковки опытные кузнецы вновь нагревают готовые изделия и повторно выполняют процедуру. При этом главное не перестараться – кузнечное соединение получается не таким прочным, как при сопряжении при помощи сварочного аппарата.

Отделка

В кузнечной сварке отделка применяется не всегда, а только в тех случаях, когда к соединенным изделиям предъявляются требования относительно внешнего вида.

Для отделки применяется специализированный кузнечный инструмент, так же может использоваться кварцевание, полировка либо патинирование.

Безопасность и правила хранения буры

Бура для ковки пожаро- и взрывобезопасна. Вещество является токсичным из-за небольшого содержания борной кислоты. Попасть в организм бура может через органы дыхания в виде пыли, при этом наблюдается раздражение слизистых оболочек.

Бура в больших количествах может привести к отравлению. Не рекомендуется в процессе выполнения работ принимать пищу, пить или курить. Не лишним будет и использование защитных очков, спецодежды, перчаток.

Бура должна храниться в закрытом помещении в заводской упаковке, хранение размолотого вещества россыпью не допускается. Срок хранения составляет 6 месяцев. Добыть ее своими руками можно в аптеке: декагидрат тетрабората натрия.

Техника безопасности

В процессе выполнения кузнечной сварки элементов в условиях производства или строительства на работающих воздействуют следующие вредные факторы:

  • открытого пламени,
  • искрения,
  • повышенный температурный режим,
  • химически активные вещества (флюс).

Рабочее место должно соответствовать требованиям техники пожарной безопасности, в процессе работы следует использовать средства защиты. Для оказания медпомощи на месте производства работ должна находиться аптечка.

Иван Аносов, сварщик, стаж работы – 30 лет: «Кузнечная сварка, несмотря на недостаточное внедрение в промышленное производство, востребована для мелкосерийного или единичного изготовления деталей. Экономичность и многообразие способов, возможность применения для соединения изделий из нержавеющий стали обуславливают популярность метода в небольших мастерских».

Читайте также  Корморезка электрическая своими руками видео

Про другие виды сварки читайте на нашем сайте:

  • Особенности технологии механизированной сварки.
  • Технология и принцип действия импульсной сварки.
  • Особенности технологии электродуговой сварки.
  • Сварка на электронно-лучевых установках.

Кузнечные горны

Кузнечный горн – непременный атрибут мастерских, занимающихся производством разнообразных изделий методом ручной художественной ковки. Лишь некоторое число кованых элементов можно изготовить пластическим деформированием металлов при комнатных температурах. В большинстве случаев требуется их нагрев. Для стали, в частности, диапазон оптимальных ковочных температур, составляет (в зависимости от марки стали) от 800…9000С до 1100…12000С. Кузнечный горн – наиболее простой вид нагревательного устройства, которое вполне подойдёт для этих целей.

Виды кузнечных горнов

Изобретённый ещё древними халибами под ковку медных ножей и скребков (Ближний Восток, VI тысячелетие до н.э.), первый кузнечный горн выполнялся в виде примитивного углубления в земле размерами около 700 мм. Яма окружалась каменной стеной, в которой предусматривалось отверстие для вдувания воздуха. Нагнетание воздуха (который необходим для устойчивого горения топлива) производилось при помощи кузнечных мехов. Они представляли собой полость, изготовленную из козьих шкур, куда рычагами через воздушный клапан вдувался воздух. Обратный ход рычага обеспечивался камнем, который устанавливался на верхней пластине мехов, а функционирование клапана производилось за счёт разницы в давлениях холодного и горячего воздуха.

Существующие конструкции кузнечных горнов определяются следующими факторами:

  1. Топливом, на котором работает устройство: кокс, мазут, уголь или газ.
  2. Конструкцией топливосжигающего устройства.
  3. Требуемыми размерами рабочего пространства.
  4. Назначением, поскольку, кроме нагрева под ковку, горны используются также и для некоторых операций термической обработки готовых поковок – цементации, отпуска и даже закалки.

Из соображений безопасности кузнечные горны чаще работают на угле.

Кокс дорог, мазут отличается неудовлетворительными экологическими условиями эксплуатации, а газовые горны нуждаются в особо тщательном регламентном обслуживании. Вместе с тем газовые горны характеризуются более высоким КПД, а также допускают достаточно удобную механизацию некоторых процессов управления нагревом – в частности, поджигом газа в горелке или горелках.

Общими недостатками кузнечных горнов считаются:

  • Неравномерность нагрева металла, размещённого по поверхности;
  • Невозможность практического контроля за температурой нагреваемой заготовки;
  • Нежелательное насыщение поверхностных слоёв нагреваемого металла сернистыми соединениями, в результате чего заготовка получает повышенную хрупкость.

Впрочем, опытный кузнец в состоянии оценивать температуру металла по цвету его поверхности, а проблему сульфуризации решают путём использования более качественного вида топлива.

Расход топлива при эксплуатации кузнечных горнов составляет 40…150% от массы нагреваемого металла, при его поверхностном угаре 4…7% (зависит от длительности нагрева). Современные горны – преимущественно закрытого типа, поскольку в обратном случае КПД нагревательного устройства падает до 5…10%.

Горны, работающие на угле

Конструкция нагревательного устройства рассматриваемого типа включает в себя:

  1. Свод и боковые стенки, которые выкладываются из огнеупорного кирпича (шамота или динаса).
  2. Горновое гнездо, образуемое верхней поверхностью свода, где и нагреваются заготовки.
  3. Зонт, снабжаемый откидными шторками, и призванный улучшать естественную тягу в рабочем пространстве.
  4. Заднюю стенку (брандмауэр), в которой предусматриваются отверстия для подачи исходного воздуха.
  5. Воздушный кран, предназначенный для включения подачи воздуха к горновому гнезду.
  6. Защитный короб из жаропрочной стали, который соединяет между собой входную полость у крана подачи воздуха с горновым гнездом.
  7. Закалочную ёмкость (она может быть стальной или кирпичной), предназначенную для охлаждения заготовок при их термообработке или для охлаждения самого горнового гнезда от перегрева и последующего образования температурных трещин.
  8. Дымохода, через который производится удаление продуктов сгорания топлива.
  9. Емкостей под хранение угля и различного кузнечного инструмента.

Принципиальная схема работы кузнечного горна

Твёрдотопливный кузнечный горн – довольно капризное нагревательное устройство, и его разогрев требует от кузнеца определённого практического опыта. Особенно трудно разжечь горн, который продолжительное время не эксплуатировался, а также, если внешние температуры и давление воздуха – достаточно низкие. Каменный уголь, который используется в таких горнах, должен соответствовать требованиям ГОСТ 8180.

Подготовка горна к нагреву металла производится в следующей последовательности:

  • Их горнового гнезда удаляются шлаки, остатки кованого металла, зола и окалина (это следует выполнять даже тогда, когда после окончания работ поверхность была тщательно очищена);
  • Дымоходы и воздухоподводящие каналы продуваются сжатым воздухом (для небольших по размерам кузнечных горнов можно использовать пылесос);
  • На поверхность горнового гнезда насыпается небольшой слой угля, при этом отверстие защитного короба не должно полностью перекрываться;
  • Сверху на уголь помещают ветошь, смоченную в легковоспламеняющейся жидкости или древесные опилки;
  • После розжига, когда горение становится устойчивым, добавляют следующую порцию угля (фракция может иметь повышенную, по сравнению с исходной, крупность);
  • Открывается кран подачи воздуха, и устанавливается в среднем положении;
  • По мере прогорания интенсивность дутья постепенно увеличивают.

Необходимое качество прогрева заготовки под ковку в открытом горне обеспечивается формированием поверхностной корки, которая образуется при горении топлива.

Внутри корки – всегда более высокая температура, поэтому заготовку помещают внутрь, а сверху закрывают очередной дозой угля. Верхнюю поверхность корки стараются при этом не разрушить, поскольку в противном случае нагрев будет медленнее, а угар металла и окалинообразование возрастут. Иногда, для ослабления процессов науглероживания металла корку сбрызгивают водой.

В открытых горнах наименее интенсивный нагрев металла происходит на периферии горнового гнезда, поэтому свежий уголь подсыпают именно по периметру нагреваемой заготовки. Если слой корки становится слишком толстым (более 5…10 мм), его ломают, т.к. в этом случае теплопроводность к заготовке уменьшается.

Заготовку во время нагрева периодически поворачивают, чтобы обеспечить всем её частям одинаковые условия нагрева. Пламя при горении угля должно иметь равномерный цвет при минимуме копоти.

Цвета нагретой стали при различных температурах таковы:

  • Цвета тёмной вишни – 700…7500С;
  • Вишнёво-красный – 750…8000С;
  • Красный – 800…8500С;
  • Светло-красный – 850…9000С;
  • Оранжевый – 900…10500С;
  • Тёмно-жёлтый – 1050…11500С;
  • Светло-жёлтый – 1150…12500С.

Перегрев металла выше указанных температур недопустим. Перегретый металл характеризуется крупнозернистой структурой, которая хуже поддаётся ковке, особенно при формообразовании сложных кованых элементов.

Кузнечные горны, работающие на газе

Газовые горны выводятся на расчётный режим значительно проще, и в этом их преимущество перед твердотопливными нагревательными устройствами. Типовая конструкция такого горна следующая:

  1. Камера, выполненная из огнеупорного материала, и снаружи отфутерованная толстолистовой жаростойкой сталью.
  2. Передняя заслонка, открывающаяся при помощи шарниров или противовеса, и снабжённая смотровым окошком.
  3. Под, выполненный из жаропрочного шамотного кирпича.
  4. Горелка. Тип горелки определяется теплотворной способностью используемого газа. Например, для пропано-бутановой смеси эффективны горелки диффузионного горения, в которых смешивание воздуха и газа происходит только после выхода газа и воздуха из устройства, а перемешивание компонентов происходит за счёт диффузионных процессов. Такие горелки обеспечивают наиболее равномерный прогрев заготовок (особенно длинномерных), а минимальный угар металла достигается вследствие того, что над его поверхностью постоянно имеется защитный слой.
  5. Смесительный редуктор, обеспечивающий смешивание воздуха и газа (входит в структуру баллона со сжиженным газом).
  6. Сопло, конфигурация которого определяется формой нагреваемых в горне заготовок.
  7. Колосниковая решётка, предназначенная для улучшения тяги и сбора окалины.
  8. Вентилятор, обеспечивающий нагнетание воздуха в нужном объёме с его последующей подачей в зону действия горелки.

Для работы таких горнов необходим стационарный источник электроэнергии. Газовые горны целесообразно применять для нагрева под ковку частей длинномерных заготовок: нагрев происходит значительно быстрее, и следовательно, окалинообразование меньше.

При использовании газового горна следует строго соблюдать следующие требовании безопасности:

  • Тщательно проветривать помещение кузницы. Не допуская застойных зон, где может скапливаться горючий газ;
  • Не применять вблизи работающего устройства кислород и кислородосодержащие смеси, склонные к самовозгоранию и самовоспламенению;
  • Предусматривать полное дожигание газа в рабочем пространстве горна (определяется газоанализатором, который обязателен при пробном запуске газового горна);
  • Тщательно очищать колосниковую решётку после выключения подачи газа в устройство.

С целью уменьшения окалинообразования для нагрева заготовок под ковку используют также индукционные печи и электронагреватели сопротивлением, но подобные устройства «горнами» можно назвать с большой натяжкой.