Мастерская

Кузнечная сваркаЕщё одна статья Богдана Попова о практически утраченном приёме - кузнечной сварке.

Для многих кузнецов в наше время кузнечная сварка представляется весьма сложным таинственным процессом, осуществление которого подразумевает знание определенных секретов. Это распространенное мнение находит свое документальное подтверждение в различных руководствах и учебниках по кузнечному делу. Попытки кузнецов освоить кузнечную сварку по описанию в этих книгах приводят, очень часто, к неудачному результату, что еще больше укрепляет людей в той мысли, что кузнечная сварка – дело весьма непростое.  Это сейчас. Но еще каких-то сто лето тому назад, кузнечной сваркой владел каждый кузнец в любом отдельном месте на земном шаре, где только были кузнецы и она не представляла ни для кого никакой сложности, будучи рядовой повседневно используемой операцией. А сейчас про нее забыли. Почему так случилось?

Основная причина заключается в том, что кузнечная сварка утратила в наше время свое практическое значение. Ею разучились пользоваться, потому что она стала ненужна.  Для того чтобы соединить детали вместе существует электросварка  -- метод куда менее трудоемкий и гораздо более производительный. Конечно при условии наличия сварочного аппарата, электродов, и, самое главное, электричества.

Кузнечная сварка, по моим наблюдениям, применяется , в наше время, по сути, только в одной области кузнечного дела – изготовлении так называемой  «дамасской стали» -- создания декоративной поверхности из чередующихся слоев с различным содержанием углерода.

Вторая причина – это то, что претерпели значительные изменения орудия работы кузнеца.  Еще сто лет назад основным типом горна был  горн с боковым дутьем, и кузнецы пользовались для нагрева заготовок древесным углем.  Современный горн с нижним дутьем, работающий на каменном угле, подходит для кузнечной сварки, гораздо в меньшей степени. Почему, об этом станет понятно дальше.  Тем не менее, даже на современном горне, работающем на каменном угле вполне реально осуществить кузнечную  сварку, если соблюдать некоторые важные принципы.

Эти принципы следующие:

1.     Правильная подготовка заготовок под сварку

2.     Правильный нагрев

3.     Правильное использование флюса

4.     Правильное использование молотка для соединения заготовок

5.     Проковка после сварки

Подготовка заготовок под сварку
Для того чтобы правильно осуществить сварку заготовки необходимо подготовить.  Во время сварки происходит значительные потери металла вследствие угара (до десяти процентов за нагрев). Кроме того, место сварки необходимо тщательно проковывать.  Для того чтобы сохранить требуемые размеры заготовку необходимо высаживать, то есть набирать массу. Различные виды сварки требуют различных видов подготовки (см. упражнения).   Как общее правило можно отметить, что варить толстые заготовки легче, чем тонкие.

Нагрев
Обычно считается, что основным условием для осуществления кузнечной сварки является высокая, так называемая «сварочная» температура.  Это не совсем так.  Нагрев заготовок для сварки представляет из себя не только физический, но и химический процесс.  Это означает, что в горне должна быть создана восстановительная атмосфера, то есть присутствовать избыток окиси углерода.  Если же кислорода слишком много и будет происходит окислительный процесс, то никакой сварки не произойдет, сколько ни сыпь на металл самых хитромудрых флюсов и сколько не стучи потом по металлу изо всей дури молотком. Сварка произойдет когда металл достигнет не сварочной температуры а сварочного состояния, и это разные вещи.  Определить готовность металла к сварке необходимо не по цвету каления (или наличию искр), а по тому как выглядит поверхность металла.  Если выдержана правильная атмосфера в горне, то она  должна быть влажной и похожей на то как выглядит поверхность сливочного масла в жаркий день.  Это и есть самый главный признак, независимо от того какой цвет имеет металл, тем более что у разных марок сталей эта температура будет разной. В противоположность этому  поверхность металла, нагретого в окисляющей среде будет сухой и иметь синеватый оттенок.  Флюс в этом случае не поможет.  Металл может  и не сгорит, но все равно не сварится.

Восстановительная атмосфера достигается правильным формированием кучи горящего угля, а также правильным расположением в ней нагреваемой заготовки.  Как ни странно этим навыком не обладают многие современные кузнецы, даже те которые имеют сравнительно  большой опыт работы в кузнице.  Проблема состоит в том, что  часто (даже я бы сказал как правило) работа ведется на слишком мелком горне, где заготовку от фурмы (то есть источника кислорода) отделяет очень  малое расстояние.  Выработать в себе привычку формировать правильную кучу угля и постоянно поддерживать ее полезно не только для овладения кузнечной сваркой.  Это должно быть стандартной привычкой и при обычном нагреве под различные кузнечные операции.  В этом случае образуется меньше окалины, меньше вероятность налипания на металл шлака и вообще это эстетически более приятно со стороны.  Разбросанный  в стороны уголь выглядит гораздо менее опрятно нежели сформированная куча угля, похожая на небольшой вулканчик.  Вот я вам и рекомендую держать в голове этот образ вулканчика, когда вы работаете у горна.

К сожалению, многие современные горны не приспособлены для такого дела в принципе. Приходится видеть сплошь и рядом плиты 40 на 40 см с отверстиями на всю площадь находящиеся на одном уровне с поверхностью горнового стола.  Такие горны годятся разве только чтобы одновременно нагреть на большую длину несколько заготовок и потом например согнуть их в волюту.  Варить на них и пробовать не стоит.  Только настроение испортишь и обрастешь комплексами. Основная проблема, это то, что между вдуваемым воздухом и нагреваемой заготовкой слишком малое расстояние, что приводит во-первых к чрезмерному окислению металла, а во-вторых к его охлаждению. То есть получается как бы обратный процесс, с одной стороны греешь, а с другой стороны охлаждаешь.

Горн для сварки (да и вообще для нормальной ковки), пускай даже и с нижним дутьем, должен во первых обеспечивать точечное дутье, а во вторых иметь углубление под фурму, так называемое горновое гнездо. В этом случае между местом поступления воздуха и заготовкой  будет достаточный слой угля, которая будет создавать восстановительную атмосферу и защищать металл от губительного воздействия кислорода. Такой горн дает возможность нагреть до высокой температуры заготовку в нужном месте, не говоря уже о том, что просто гораздо более экономичен в отношении потребления угля.

Горн с боковым дутьем является, на мой взгляд, наилучшим вариантом, как для сварки, так и для ковки.  В нем заготовка располагается над струей воздуха и поэтому слой угля может быть меньшим.

Лучшим углем для кузнечной сварки, безусловно, является древесный уголь.  Он не содержит вредных примесей, затрудняющих сварку и горит при гораздо меньшем количестве кислорода, чем каменный уголь, что очень важно для создания восстановительной атмосферы. Работать с ним на земляном горне одно удовольствие – они словно созданы друг для друга. Важно отметить, что древесный уголь для сварки должен быть плотным и измельченным до фракции не более грецкого ореха.

Но древесный уголь пока что остается для большинства кузнецов роскошью и поэтому следующим в списке призеров на лучший уголь для сварки стоит кокс.  Он тоже чист от примесей, но конечно дутье ему для горения нужно гораздо более сильное.  

К сожалению и кокс  не всегда можно достать и поэтому кузнецам приходится довольствоваться антрацитом и курным углем.  На них тоже вполне реально варить, для этого необходимо освоить методику коксования угля прямо в горне   Фокус заключается в том, чтобы вначале выжечь из угля примеси, а уже потом из него формировать кучу и укладывать туда заготовку. Эта методика в большей степени подходит для курного угля, то однозначно полезна и для антрацита.

Заготовка укладывается в верхнюю часть правильно сформированной кучи.  Нагрев надо осуществлять медленно (сильное дутье не включать), чтобы металл прогревался равномерно и целиком. Это только кажется что он насквозь горячий. Если быстро греть, то внутри он будет холодный.  Особенно опасно это в отношении массивных кусков стали.  Тогда различная степень нагрева в разных частях   сечения создаст опасность возникновения трещин.   По мере прогорания угля куча с боков подгребается к центру кочергой и по необходимости добавляется свежий уголь (опять же с боков). До тех пор пока заготовка не нагрета до светло желтого цвета, она должна оставаться под небольшим слоем угля.  Когда сварочное состояние уже почти достигнуто, то конечную фазу нагрева и посыпания флюсом можно осуществлять в углях (или даже над углями) с обнаженной верхней частью заготовки.  Слишком рано флюс сыпать не стоит, потому что он возьмется коркой и будет препятствовать нагреву.  Хотя многие советуют добавлять флюс при красном цвете каления я так не делаю и сыплю флюс в самом конце. При красном цвете я добавляю флюс только в том случае, когда свариваю высокоуглеродистую сталь. Флюс, в общем то, играет второстепенную роль и вполне реально сварить металл без него.  По крайней мере, я такое практиковал с малоуглеродистой сталью. Влажная поверхность у готового к сварке металла, образуется  не из-за добавления флюса.  Это плавится окалина и примеси, осевшие из угля на поверхности металла. Я рекомендую, прежде чем пробовать делать сварку полностью, вначале попробовать просто погреть заготовки и понаблюдать за тем, что происходит при нагреве в разных режимах: окислительном, восстановительном, с флюсом, без него и т.п.  Тогда в отсутствие спешки вызванной необходимостью быстро соединять заготовки многое станет понятным.

Флюс можно добавлять прямо в горне, а можно для этого вытаскивать метал наружу.  Я предпочитаю первое, чтобы не терять достигнутую температуру.  Флюс можно сыпать либо ложечкой с длинной ручкой либо метать щепотками.  Это требует навыка, должен сказать.

Мне постоянно приходится слышать самые разнообразные рецепты сварочных флюсов, многие из которых пугают меня по причине наличия в них ядовитых компонентов.  Я бы так рисковать не стал из-за какой то железяки, которую нужно сварить.  У наших прадедов ничего этого не было и в помине.  Они пользовались обычным песком и все было прекрасно.  Но будем справедливы, в те времена и железо было совсем другое.  Оно делалось из крицы, содержало шлак  и поэтому варилось на раз.  С современными сталями так получится не всегда.  Тем не менее, еще раз подчеркну, что не стоит увлекаться сложными рецептами флюсов.  Самым распространенным флюсом является бура.  Надо отметить, что обычно бура содержит кристаллизационную воду.  Эту воду желательно удалить (хотя, как правило, это никто не делает).  Для этого буру расплавляют, а потом растирают получившуюся стекловидную массу в порошок.  Такая обезвоженная бура будет варить гораздо лучше по моим наблюдениям.   Для сварки малоуглеродистых сталей я добавляю в буру прокаленный речной песок.  Если варится высокоуглеродистая сталь, то буру смешивают с борной кислотой и нашатырем  (в пропорции 2:1:1)

Очень важно выдержать металл в сварочном состоянии некоторое время. Как говорил мой учитель В.И. Басов – дать ему развариться. При этом для равномерного прогрева и обтекания флюсом его можно повертеть в горне.  Но высшим классом является умение довести заготовки до сварочного состоянии в том положении как он был введен в огонь.

Соединение заготовок с помощью молотка нужно вести очень аккуратно.  Здесь нужна не сила, а умение.  По сути, нужно не бить, а как бы прижимать свариваемые куски металла друг к другу (по выражению старого кузнеца Евгена Васильевича Загорука  -- «тулить»).  Удары должны быть частые. Если видно, что заготовки не соединяются, то дальше бить не надо.  Лучше еще раз попробовать нагреть нормально.

После того как сварка осуществлена место соединения необходимо тщательно проковать.  Во первых это даст возможность понять насколько хорошо получилась сварка, а во вторых – измельчит зерно, которое в процессе высокого нагрева под сварку разрослось невообразимо.  Последнее особенно критично в отношении  стали, которая не прощает крупного зерна и ломается по этой причине на раз.


А теперь предлагаю вам познакомится с упражнениями, демонстрирующими различные виды кузнечной сварки.

Упражнение 1. Сварка перегибом заготовки напополам.
Проковать заготовку на полосу.  Конец оттянуть на клин.   Перегнуть заготовку напополам.  Сварить.  Протянуть.  Процесс сварки дамасского пакета осуществляется именно таким способом.


Упражнение 2. Сварка петли
Загнуть заготовку как в первом упражнении, но оставить на конце отверстие.   Сварить соприкасающиеся части. Этот способ применяется при формировании проушин топоров, буравов, завесов на двери и пр.


Упражнение 3. Сварка двух заготовок внахлест
Эта операция требует участия помощника, который  либо будет проковывать заготовки молотком,  либо держать одну из заготовок.  Без третьей руки здесь обойтись сложно. Оттянуть заготовки  на конце на клин.  Довести обе заготовки одновременно до сварочного жара. Быстро наложить друг на друга и проковать легкими ударами. Эта операция применяется при наращивании заготовок в длину.

Упражнение 4. Вварка стального лезвия вращеп
Сварка стали требует особого внимания, так как ее очень легко можно сжечь. Разрубить железную заготовку вдоль на конце.  Развести концы и тонко их заправить, а потом опять свести вместе.  Оковать стальной клин.  Вставить его в разруб и зачеканить сильным ударом, чтобы он хорошо держался и не выпал вовремя нагрева.  Нагреть и сварить. Эта операция используется при изготовлении различного инструмента, с рабочей стальной частью.

Существуют и другие разновидности кузнечной сварки.  Рассказать о них всех – задача, которая выходит за рамки данной статьи.  Если хотите научиться делать кузнечную сварку - берите и делайте!  У вас все обязательно получится.

По материалам: http://www.kuznya.kiev.ua

 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить