Нагрев заготовок под сварку
Подготовка заготовок к сварке состоит в придании соединяемым концам определенной формы, которая зависит от способа сварки. Подготовленные концы, как правило, подвергают высадке. Увеличение сечения свариваемых концов необходимо для выполнения их пластической деформации при сварке и придания сварочной части поковки требуемой формы.
Нагрев заготовок под сварку
Температура нагрева сталей под сварку зависит от содержания в них углерода: чем больше углерода в стали, тем ниже должна быть температура нагрева. Мягкую низко- углеродистую сталь нагревают до 1350 . . . 1370 °С (при этой температуре свариваемые концы приобретают ослепительно белый цвет). При сварке стали с повышенным содержанием углерода (например, при сварке лезвия топора из стали У7) заготовку нагревают до 1150°С. (При такой температуре заготовка имеет цвет белого каления с желтоватым оттенком.) Более точно температуру заготовки определяют не на глаз, а с помощью оптического пирометра.
Хорошее качество сварки возможно, если при выполнении пластической деформации температура металла не понижается, поэтому сварку следует вести быстро. Свариваемые концы должны быть тщательно очищены от окалины и шлака.
Температура нагрева
Следует заметить, что температура нагрева заготовок под сварку выше температуры начала ковки (Тн). Как известно, при температуре, превышающей Тн, происходит не только интенсивное образование окалины, но и возможен пережог металла. Для уменьшения образования окалины и ее удаления с поверхности перед сваркой, а также с целью предохранения металла от пережога заготовки присыпают флюсом. В качестве флюса используют кварцевый песок, смешанный с бурой (Na2B4O7) или поваренной солью. Так как марганец повышает свариваемость стали, то иногда его в небольшом количестве добавляют к флюсу. Флюс посыпают на заготовку в период нагрева, когда ее температура достигает 950 . . . 1050 °С. Под действием высокой температуры флюс соединяется с окалиной, образуя жидкотекучий шлак, который обволакивает заготовку и защищает ее поверхность от окисления при дальнейшем нагреве. Перед сваркой шлак удаляется, а при деформации он выжимается из места сварки.
Оборудование для подогрева
Для нагрева свариваемых концов используют горны и сварочные печи. Камерные печи, предназначенные для нагрева заготовок под ковку, в данном случае неприменимы, так как не обеспечивают нагрева до высоких сварочных температур. При нагреве под сварку требуется, чтобы пламя в горне или печи не было окислительным, т. е. чтобы сгорание топлива происходило при максимальном усвоении кислорода и в очаге не было его излишка. Наилучшим топливом для горна при нагреве заготовок под кузнечную сварку является древесный уголь. Количество серы в кузнечном угле допускается до 1 %, при большем ее содержании получить качественное соединение не удается. Кроме того, кузнечный уголь не должен содержать более 7 % золы, так как в ней также содержится сера. В случае использования в качестве топлива кокса следует выбирать те его сорта, в которых содержится минимальное количество серы.
Процесс сварки
Нагретые заготовки извлекают из горна, ударами о наковальню или молотком сбивают образовавшийся шлак и окалину либо счищают их металлической щеткой. Затем, быстро сложив вместе свариваемые концы заготовок, наносят слабые, но частые удары по месту сварки. При слабых ударах остатки шлака выдавливаются наружу и поверхности стыка плотно прижимаются друг к другу, что защищает их от окисления. Сварку заканчивают сильными ударами, подвергая место сварки достаточно большим деформациям и придавая заготовке требуемую окончательную форму поковки. В этот момент структура металла измельчается и ликвидируется его крупнозернистость, образование которой было возможным при нагреве заготовки до высокой сварочной температуры. При проковке места соединения отдельные слои металла соединяемых концов внедряются друг в друга, переплетаются, что дополнительно увеличивает прочность соединения. В зависимости от окончательной формы места сварки поковку правят, используя гладилки, обжимки, подбойки и другой кузнечный инструмент.
