Режим нагрева заготовок для сварки

Температура нагрева сталей под сварку зависит от содержания в них углерода. Чем больше углерода в стали, тем ниже температура нагрева. Мягкую низкоуглеродистую сталь нагревают до температуры 1350-1370. 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 температуры 1150 С. Заготовка при такой температуре имеет цвет белого каления с желтоватым оттенком. Хорошее качество сварки возможно при выполнении пластической деформации без понижения температуры металла. Поэтому сварку следует вести быстро, свариваемые концы должны быть тщательно очищены от окалины и шлака. Температура нагрева заготовок под сварку превышает температуру начала ковки Тн. Как известно, при температуре выше Тн происходит не только интенсивное образование окалины, но и возможен пережог металла. Для уменьшения образования окалины и - удаления с поверхности перед сваркой, а также с целью предохранения металла от пережога заготовку посыпают флюсом. В качестве флюса используют кварцевой песок, смешанный с бурой, или поваренную соль, Так как марганец повышает свариваемость стали, то иногда к флюсу добавляют немного марганца. Флюс посыпают на заготовку в период нагрева, когда ее температура достигает 950-1050 С. Под действием высокой температуры флюс соединяется с окалиной, образуя шлак, который обволакивает заготовку и защищает ее поверхность от окисления при дальнейшем нагреве.

Для нагрева свариваемых концов используют горны и сварочные печи. Камерные печи, предназначенные для нагрева заготовок под ковку, в данном случае неприменимы, так как они не обеспечивают нагрев до высоких сварочных температур. Нагревание под сварку требует, чтобы пламя в горне или печи не было окисленным, 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.

Нагретые заготовки извлекают из горна, ударами о наковальню или ударами молотка сбивают образовавшийся шлак и окалину или счищают их металлической щеткой. Затем, быстро сложив вместе свариваемые концы заготовок, наносят сначала слабые, но частые удары по месту сварки. При слабых ударах остатки шлака выдавливаются наружу, 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 нужную окончательную форму.

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.

Способы сварки

Подготовку концов свариваемых частей и их сварку осуществляют разными способами. Сварка нахлесточного соединения обеспечивает наибольшую прочность сварному стыку. Повышенное качество сварного соединения объясняется увеличенной поверхностью соприкосновения свариваемых частей и возможностью подвергать "большим деформациям соединяемый участок. Перед сваркой концы заготовок высаживают и им придают форму загнутых утолщений, повернутых относительно продольной оси на угол ~300. Подготовленные концы, предварительно подогрев до 1000 С и покрыв флюсом, нагревают до сварочной температуры. Нагретые и очищенные от флюса и окалины концы накладывают друг на друга и легкими, но частыми ударами прижимают друг к другу, а затем сильными ударами тщательно проковывают место соединения. Одновременно выполняется операция протяжки для придания участку сварки первоначальных размеров. После сварки поковке придают требуемую форму. Достоинством этого способа сварки является также то, что форма исходных свариваемых поверхностей обеспечивает хорошее удаление остатков шлака с соединяемых поверхностей. Заготовки толщиной или диаметром до 30 мм сваривают за один прием и с одного нагрева. При толщине свариваемых концов более 30 мм операцию осуществляют в два приема: с первого, нагрева сваривают тонкие участки утолщений, со второго нагрева выполняют окончательную сварку. При диаметре заготовок свыше 50-60 мм сварку осуществить ручной ковкой не удается, ее выполняют на молоте.

Сварка вразруб требует более сложной подготовки свариваемых концов. Один из них высаживают, разрубают вдоль продольной оси заготовки, а образовавшиеся "лепестки" раздвигают. Конец второй заготовки также высаживают и заостряют так, чтобы он входил в разруб первой заготовки. Нагретые до сварочной температуры и очищенные от шлака концы вставляют друг в друга и энергичными ударами, формируя металл, производят сварку, а затем окончательную отделку заготовки. Сварку стыкового соединения применяют в тех случаях, когда из-за малых размеров заготовки невозможно подготовить соединяемые концы для нахлесточного соединения. В одних случаях концы заготовок просто закругляют, нагревают до сварочной температуры, стыкуют друг с другом и ударами вдоль оси с двух сторон сваривают. Под действием ударов нагретое место стыка осаживается, увеличивается в диаметре. Поэтому после сварки место стыка протягивают до нужного диаметра. Сварка стыкового соединения без предварительной высадки соединяемых концов по прочности уступает сварке такого же соединения с предварительным утолщением концов заготовки. При этом способе нагретые концы высаживают, а торцы скругляют. Подготовленные концы стыкуют и, нанося вдоль оси заготовок по их холодным концам удары, выполняют сварку, а затем окончательную отделку поковки. Полосовые заготовки сваривают способом врасщеп. Концы заготовок надрезают вдоль продольной оси и разводят, как показано на рисунке. После нагрева до сварочной температуры концы стыкуют и проковывают до получения прочного соединения и исходных размеров.