Кузнечной сваркой образуют неразъемное соединение в результате действия кузнечного ударного инструмента на металл, находящийся в пластическом состоянии.

Кузнечной сваркой в основном выполняют неразъем­ные соединения из низкоуглеродистых конструкционных сталей с содержанием углерода до 0,3%, так как при большем содержании углерода свариваемость стали резко

Ухудшается.

Получить качественное неразъемное соединение куз­нечной сваркой можно только при условии удаления с соединяемых поверхностей окисленных и других загряз­няющих пленок к моменту ковки. Кузнечная сварка не обеспечивает высокой надежности сварного соединения, она малопроизводительна, пригодна для ограниченного количества металлов, требует высокой квалификации куз­неца и почти не применяется на заводах, где всегда имеются более эффективные методы сварки. Однако в по­левых условиях при ремонте неответственных деталей машин и при ковке поковок ручной ковкой кузнечную сварку применяют достаточно часто.

Технология выполнения, кузнечной сварки следующая. Нагрев заготовок для кузнечной сварки осуществляют в горнах или печах. При этом требуется, чтобы в очаге не было лишнего топлива, а пламя должно быть не окислительным. Наилучшими видами топлива для горна при нагреве заготовок под кузнечную сварку является древесный уголь и кокс, в которых почти отсут­ствует сера, снижающая прочность сварного шва. Однако в большинстве случаев применяют каменный уголь с со­держанием серы не более 1% и золы до 7%. Уголь для нагрева заготовок под сварку должен быть отборным, т. е. некрупным и хорошо просеянным, так называемый

139

«орешек». Горн нужно хорошо очистить и засыпать в него столько угля, чтобы хватило для нагрева одной заготовки под сварку. Заготовки следует загружать в очаг только после того, как уголь хорошо прогорит и большая часть серы из него уже выделится.

Подготовленные к сварке концы заготовок нагревают до температуры, несколько большей температуры начала ковки (см. табл. 5.1). Чем меньше углерода в стали, тем выше должна быть температура ее нагрева. Например, низкоуглеродистую сталь нагревают до температуры 1350 ... 1370 °С. При этой температуре концы заготовок, подлежащие сварке, имеют ослепительно белый цвет. При сварке стали с повышенным содержанием углерода, например при сварке лезвия топора из стали У7 с основ­ным телом топора заготовку нагревают до температуры 1150°С. При такой температуре заготовка будет иметь белый с желтоватым оттенком цвет каления.

Так как при температуре выше начала ковки проис­ходит интенсивное образование окалины и возможен пережог металла, то для уменьшения окалины, облегче­ния ее удаления и предохранения металла от пережога заготовку посыпают флюсом. Флюс посыпают на заго­товку в период нагрева ее до температуры 950 ... 1050 °С. В качестве флюса применяют чистый, сухой и мелкий речной песок, хорошо промытый, просеянный и отделен­ный от глины и других примесей. Толстый слой флюса на металле затрудняет его равномерный прогрев и после­дующую очистку от шлака. Поэтому посыпать его нужно равномерным тонким слоем на расстоянии 0,5 ... 0,6 м от огня. Иногда к песку добавляют около 10% прокален­ной буры. Она лучше шлакуется, чем песок, и очищает металл от всех посторонних примесей, оседающих на нем при нагреве. Применять буру следует, когда уголь плохо очищен и дает много шлатга. тёсли нет буры, ее можно заменить поваренной солью.

При нагреве мелких заготовок их часто не посыпают флюсом в горне, а быстро вытаскивают из огня и раска­ленным концом втыкают в песок, находящийся в метал­лическом ящике на горне. После этого заготовку снова кладут в горн для окончания нагрева.

Образующийся из флюса шлак постепенно стекает с поверхности металла, поэтому при дальнейшем нагреве заготовки до сварочной температуры ее еще 2—3 раза посыпают песком, не вынимая из огня.

140

При сварке стали, содержащей больше 0,3% углерода, к флюсу добавляют опилки мягкого железа, а инвгда ферромарганец. При высокой температуре такие опилки поглощает с поверхности стали углерод и способствует улучшению качества сварки.

Если необходимо сваривать две заготовки из разных марок сталей, то сначала начинают нагревать сталь с меньшим содержанием углерода, так как температура нагрева ее до сварки больше, а спустя некоторое время, начинают нагревать заготовку из стали с большим содер­жанием углерода.

Сварку Выполняют следующим образом. После нагрева свариваемые заготовки быстро вынимают из Горна и ударами о наковальню, а также молотком сби­вают шлак. Иногда для очистки заготовок используют скребки и металлические щетки. Затем стыкуют или накладывают друг на друга подлежащие сварке концы заготовок и наносят по ним сначала легкие и частые удары, при'которых остатки шлака выдавливаются наружу, а по­верхности стыка плотно прижимаются друг к другу, что защищает их от окисления. Сварку заканчивают частыми сильными ударами, в результате которых сваривают соединяемые концы заготовки и получают требуемую форму и размеры в месте сварки. Нельзя ограничиваться проковкой только места сварки. Надо также хорошо проковать участки, прилежащие к месту сварки, чтобы увеличить прочность всей поковки. Проковку следует вести от середины соединения к краям, чтобы дать воз­можность выходу шлака.

Иногда для лучшей проковки сваренную заготовку повторно нагревают до сварочной температуры и еще раз проковывают. Однако такие нагревы делать нежела­тельно.

Отделку, если она требуется, выполняют после подогрева сваренного места до температуры 900 ... 950 °С и в зависимости от окончательной формы места сварки его отделывают подбойками, обжимками, гладилками и другим кузнечным инструментом.

Способы кузнечной сварки (рис. 7.18). Сварка внахлест (рис. 7.18, а) является наиболее распро-странным способом, при котором получается достаточно прочное сварное соединение. Концы заготовок к сварке готовят следующим образом. Сначала их высаживают. Потом на них отковывают скосы при помощи молотка,

141

Рис. 7.18. Способы Кузнечной сварки

Кувалды и полукруглой подбойки-верхника 3 (см. рис. 3.5, А). Середина Скосов должна быть выпуклой для облегчения вытеснения шлака при начале ковки. После нагрева концов до сварочной температуры их скосами накладывают один на другой"« выполняют операции сварки и отделки, как описано выше.

Достоинством этого способа кузнечной сварки яв­ляется то, что форма исходных свариваемых поверхностей обеспечивает хорошее удаление отходов шлава с соединя­емых поверхностей.

Этим способом сваривают заготовки толщиной или диаметром до 30 мм с одним нагревом. При сечениях с большими размерами операцию выполняют с двумя нагревами. С первого нагрева сваривают тонкие участки соединения, а после второго нагрева выполняют оконча-

142

Тельную сварку. При диаметре заготовок больше 60 мм Сварку ручной ковкой не удается осуществить, поэтому

Ее выполняют на молотах.

Сварку вразрур (рис. 7.18, б) применяют для

Заготовок с большими сечениями или при сварке мягкой стали с твердой. Здесь требуется более сложная подго­товка свариваемых концов.^Оба свариваемых конца вы-саживают: из мягкой стали больше, а из твердой не­сколько 'меньше. После этого высаженный конец заго­товки из мягкой стали разрубают, а конец из твердой стали отковывают на клин так, чтобы он входил в разруб первой заготовки. Затем, после соответствующего нагрева и удаления шлака, концы соединяют, сваривают и от­делывают, как описано выше.

Сварка встык (рис. 7.18, В) состоит в том, что

Концы свариваемых заготовок высаживают до полутора диаметров от исходных и закругляют, чтобы при сварке вытеснялся шлак. Затем, после соответствующего нагрева и удаления шлака, кузнец берет один кусок, а молото­боец — другой и на наличнике наковальни прикладывают один конец к другому и ударяют кувалдой по противо­положным холодным концам до тех пор, пока конц^ не сварятся, после чего частыми и сильными ударами заканчивают сварку и отделку сваренного места.

Сварку вращеп применяют для соединения тонких полос, что требует достаточно сложной подготовки свариваемых концов. При выборе соединяемых заготовок следует предусмотреть, чтобы они заходили один на дру­гой не менее чем 2,5 толщины свариваемых полое. Поря­док сварки показан на рис. 7.18, Г. Подготовленные для сварки концы нагревают до сварочной температуры, очищают от шлака, вставляют друг в друга, сваривают и отделывают ковкой, как описано выше. Такой способ сварки обеспечивает высокую прочность сварного соеди­нения. Его применяют при сварке колесных шин, поло­манных рессорных листов. Однако при сварке рессорной стали нельзя гарантировать хорошего качества шва, так как такая сталь содержит много углерода и кремния.

Сварка взамок используется для соединения концов поковок типа колец. При этом свариваемые концы соответствующим образом формируют и для постановки между ними изготовляют шашки (клинья) из марки стали, Одинаковой с маркой стали свариваемых концов. Нагретые до сварочной температуры концы заготовки и шашки Ш

Очищают от шлака, стыкуют, укладывают шашки межд^. концами и проковывают. Затем сваренное место правят^ Приемы подготовки и сварки заготовок взамок показаны, на рис. 7.18, Д, е. Этот способ сварки чаще выполняют на молотах. -.

Дефекты при кузнечной сварке. Непровар полу­чается в результате плохого закругления подготовленных для сварки концов, из-за чего, при начальной ковке, шлак полностью не выдавливается и заковывается внутрь соединения; некачественной обработки свариваемых по­верхностей флюсом; плохой очистки соединяемых поверх­ностей от шлака; образования вторичной окалины из-за задержки ковки после очистки заготовки от шлака.

Пережог при сварке наиболее вероятен, чем при других кузнечных операциях, так как ковочная темпе­ратура и температура пережога близки друг к другу. Поэтому при нагреве заготовки для кузнечной сварки следует быть особо внимательным. Необходимо помнить, что пережог является неисправным дефектом.

Малая прочность сварного шва полу­чается из-за того, что выросшие зерна при нагреве загото­вок до ковочной температуры не измельчились при ковке. Это чаще всего происходит при малом наборе металла во время подготовки концов к сварке. Металла не хватает, структура осталась крупнозернистой, а соединение не­достаточно прочным.

Малая прочность околошовных уча­стков поковки получается из-за прогрева заго­товок до ковочной температуры на большую длину от свариваемого конца, чем требуется для сварки. При этом в месте сварки набранный осадкой металл проковывается, и зерна измельчаются, а околошовные участки не имеют утолщений, поэтому не проковываются и в них сохра­няется крупнозернистая структура металла. Следова­тельно, при подготовке заготовок к сварке надо нагревать до ковочной температуры только утолщенные концы, которые будут хорошо проковываться.

Неточность размеров после сварки может быть по сечению и по длине. Размеры по сечению меньше требуемых по чертежу получаются из-за недостаточ­ного набора материала на свариваемых концах. Размеры по длине больше требуемых по чертежу получаются при избытке металла на свариваемых концах. Поэтому надо стремиться к точному определению размеров заготовок.

144