Горновая
или кузнечная сварка.
Горновая
сварка - древнейший вид сварки давлением. На протяжении почти трех
тысячелетий человечество широко пользовалось железом, не умея его
расплавить, поэтому к железу нельзя было применять давно известную
литейную сварку и была изобретена горновая сварка, способ, как бы
предназначенный для железа. Расцвету и развитию горновой сварки
чрезвычайно способствовал и сам способ производства железа,
существовавший на протяжении тысячелетий до второй половины XIX
столетия.
При горновой сварке сталь нагревают до перехода в пластическое
состояние, нагретый металл подвергают сдавливанию в процессах ковки
(кузнечная сварка), прокатки, прессования, волочения и т. д. Сталь
нужно нагревать до температуры 1100-1300° С, Всяком случае выше
точки превращения alpha-gamma.
Рассмотрим кратко основные процессы, происходящие в металле с
повышением его температуры, остановившись для примера на углеродистых
сталях. С повышением температуры по достижении критической точки Ас3
обычное alpha -железо переходит в gamma -железо, хорошо растворяющее
углерод в больших количествах. При этом цементит и перлит стали
исчезают, углерод распределяется равномерно по объему металла, который
переходит в однородный аустенит. При дальнейшем повышении температуры
наблюдается рост зерен металла, т. е. границы между зернами исчезают,
несколько мелких зерен срастаются в одно крупное зерно, стремясь
уменьшить общую свободную поверхность. При этой температуре и
начинается сварка, т. е. образование в пограничной зоне новых
кристаллических зерен, заимствующих материал для своего роста от обеих
соединяемых частей, что ведет к уничтожению физической границы раздела
между частями.
Прочность сварки растет с увеличением температуры и давления в
известных пределах. При чрезмерном повышении температуры могут
наступить явления перегрева металла и расплавление отдельных
структурных составляющих, что ведет к снижению прочности сварного
соединения.
Свариваемость давлением в пластическом состоянии весьма различна у
различных металлов. Отличной свариваемостью обладает низкоуглеродистая
сталь. С повышением содержания углерода свариваемость быстро падает, и
стали с содержанием углерода свыше 0,7% плохо свариваются давлением.
Плохо свариваются также многие легированные стали, цветные металлы.
Чугун практически не сваривается давлением в пластическом состоянии.
Место сварки можно нагревать различными источниками тепла. Особенно
высоких температур не требуется, и необходимый нагрев может быть
получен в различных печах и горнах, отапливаемых твердым, жидким или
газообразным горючим. Большинство обычных горючих материалов при
сжигании их с воздухом в печах надлежащего устройства обеспечивает
достаточный нагрев.
Поверхности свариваемых деталей, даже тщательно зачищенные
предварительно, в процессе нагрева обычно значительно окисляются, слой
окислов делает сварку невозможной. Для очистки поверхности сварки от
окислов необходимо прибегать к химической очистке, применяя флюсы,
образующие с окислами металла легкоплавкие соединения, легко
выдавливаемые из стыка в процессе осадки и, таким образом, позволяющие
приводить в соприкосновение совершенно чистые поверхности металла.
При нагревании стали образуется железная окалина, состав которой
колеблется между окислами FeO и Fe3O4, достаточно тугоплавкими и не
расплавляющимися при температуре белого каления. Эти окислы имеют
основной характер, поэтому для их офлюсования или ошлакования, т. е.
перевода в легкоплавкие соединения, жидкие при температуре сварки,
следует применять окислы кислотного характера, нелетучие и достаточно
стойкие при температуре сварки. Флюсами при горновой сварке могут ;
служить: бура Na2B4O7, борная кислота В(ОН)3, поваренная соль NaCl,
мелкий речной или кварцевый песок, бой оконного стекла, а также их
смеси.
После нагрева и офлюсования места сварки выполняют операцию осадки.
Осадка вызывает значительную деформацию металла, течение его вдоль
поверхностей соединения, способствующее перемешиванию и взаимной
диффузии частиц металла соединяемых частей. Величина необходимого
удельного давления при осадке.
