СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

ГОРНОВАЯ ИЛИ КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА

Горновая или кузнечная сварка известна со времён глубокой древности. Место сварки соединяемых деталей нагревается до сва­рочного жара, отвечающего переходу металла в пластическое со­стояние, пригодное для осуществления сварки давлением. Переход в пластическое состояние происходит у разных металлов в различ­ных температурных интервалах. Для малоуглеродистой стали сва­рочным жаром является температурный интервал 1100—1300°. Сва­риваемость давлением в пластическом состоянии весьма различна у различных металлов. Отличной свариваемостью обладает малоугле­родистая 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. Чугун практически совершенно не сваривается давлением в пластическом состоянии. Плохой свариваемостью в пластическом состоянии отличаются многие цветные металлы.

Нагрев места сварки может производиться различными источ­никами тепла. Особенно высоких температур не требуется, и необ­ходимый нагрев может быть получен в различных печах и горнах, отапливаемых твёрдым, жидким или газообразным горючим. Боль­шинство обычных горючих материалов при сжигании их с возду­хом в печах надлежащего устройства обеспечивает нагрев, доста­точный для получения сварочного жара.

Поверхности свариваемых деталей, даже тщательно зачищенные предварительно, в процессе нагрева обычно значительно окисляются с образованием слоя окислов, делающих 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 Fe304, достаточно туго­плавкими и не расплавляющимися при температуре белого кале­ния, являющейся сварочным жаром для стали. 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, не лету­чие и достаточно стойкие при температуре сварки. Флюсами при горновой сварке могут служить: бура Na2B407, 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 выполняется опе­рация осадки. Осадка должна вызывать значительную пластиче­скую деформацию металла, течение его вдоль поверхностей соеди­нения, способствующее перемешиванию и взаимной диффузии ча­стиц металла соединяемых частей. Величина необходимого удель­ного давления при осадке зависит от свойств свариваемого метал­ла и температуры нагрева. Чем выше нагрев, тем меньшее требует­ся давление осадки. Осадка может производиться ручной или меха­нической проковкой места сварки, прессованием, прокаткой. Таким путём может быть получена, например, многослойная листовая сталь. Подобным же образом изготовляется биметалл посредством совместной прокатки разогретых заготовок, например, стали и нике­ля, углеродистой стали и нержавеющей стали или меди и т. д.

При горновой сварке всегда довольно велика вероятность остав­ления окислов, окалины и других загрязнений на поверхностях ме­талла, подлежащих сварке. Нагрев до пластического состояния не обеспечивает удаления загрязнений в процессе осадки, в особен­ности при значительных размерах сечений сварки. Поэтому для повышения надёжности горновой сварки стремятся увеличить по­верхность соприкосновения соединяемых частей, с этой целью по­верхность перед сваркой соответственным образом подготавливается и разделывается.

Подготовка под горновую сварку стальных листов и стержней показана на фиг. 186. Если осадка производится, например, про­ковкой таким образом, что она уменьшает сечение металла места сварки, то прибегают к предварительной высадке соединяемых ча­стей. Несмотря на относительную простоту процесса и отсутствие расхода дефицитных материалов, горновая сварка постепенно отхо­дит на второй план, уступая место современным более совершен­ным и производительным способам сварки.

Существенными недостатками горновой сварки являются: мед­ленность нагрева металла и проистекающая отсюда низкая произ­
водительность процесса, сложность процесса осадки, требующего значительной квалификации работающих, недостаточная надёж­ность получаемого сварного соединения. К этому присоединяется возможность значительного роста зер­на, перегрева и пережога металла, вви­ду продолжительности процесса нагре­ва. Малая производительность делает горновую сварку дорогой, а прочность сварного соединения получается пони­женной и колеблющейся в широких пре­делах. Эти причины и объясняют посте­пенное вытеснение горновой сварки в современном производстве.

Разновидностью горновой сварки яв­ляются способы, при которых изделие для нагрева не помещается в специаль­ную печь, а место сварки нагревается специальными сварочными горелками.

Методом подобного рода является газо­прессовая сварка, рассмотренная в гла­ве III. Место сварки возможно нагре­вать более дешёвыми промышленными газами, сжигаемыми в смеси с воздухом в специальных горелках. За горелками следует осадочное устройство в форме молотов, производящих проковку шва, прокатных вальцев, сварочных роликов, катящихся по шву, производящих осад­ку и осуществляющих, таким образом, сварку деталей, чаще всего стальных листов. Указанный метод почти вытес­нен другими способами сварки по тем же причинам, что и горновая сварка, производительность мала из-за низкой интенсивности на­грева, а прочность сварного соединения часто недостаточна вслед­ствие возможных непроваров.