Ковашко заваряване: описание, процес и необходими инструменти

Ковашкото заваряване е вероятно най-старият метод за свързване на метали. Коването е било единственият метод за производство на стомана в продължение на няколко хилядолетия, докато през 19-ти век специалистите не усвояват леярското производство. През 20-ти век се развива технологичен напредък, който позволява на човечеството да използва други прогресивни методи за съединяване на метали. Поради това коването вече не е актуално. Днес този занаят съществува само формално, по желание на някои занаятчии.

Основни принципи

Ковашкото заваряване е производствен процес, при което създаване на неразделни връзки между металните части чрез формоване при висока температура и удар. С други думи, металните парчета се нагряват в специална пещ до течно състояние и се съединяват с помощта на ударни инструменти върху метална основа. Целият процес се състои от следните стъпки:

• Предварителната подготовка на съединяваните повърхности;
• предварително загряване до предварително зададена температура;
• свързване с помощта на ударни инструменти;
• Окончателно пробиване за постигане на желаната форма.

Най-важното условие в този случай е металът да се нагрее при високи температури. Довеждането на метала до необходимата температура се контролира от обезцветяване нагрята повърхност. Така при достигане на температура от 1300°C желязото придобива яркожълт цвят. Когато температурата се увеличи до 1400 градуса, тя започва да става ярко бяла. Щом бъде достигнато необходимото температурно състояние, връзката трябва да се осъществи незабавно. В противен случай качеството на продукта може да пострада поради прегаряне на материала, което е съпроводено с прекомерно натрупване на нагар.

Специални функции

Податливостта на съединенията, дължаща се на термична дифузия, при която материалът се привежда в меко пластично състояние, обикновено варира значително между различните наименования и съставки на металите. Следователно нисковъглеродните стомани със съдържание на въглерод по-малко от 0,6 % се считат за дуктилни. Ако процентът се увеличи, общата способност за комбиниране отслабва.

Те са слабо податливи на коване легирани стомани, И неблагородни метали, включително техните сплави. Освен това не е възможно да се съединят всички чугуни по този метод. Основната пречка пред процеса на термодифузионно свързване е натрупването на слой от котлен камък върху нагрятата повърхност. Този междинен слой се образува от огнеупорни оксиди, наречени FeO и Fe₃O₄, които имат слаба склонност към топене, когато са изложени на температура, която е достатъчна, за да отслаби повърхността на основния метал.

За да се намали въздействието на смущаващите оксиди, повърхността, която ще бъде подложена на процедурата, се покрива със специални флюси за ковашко заваряване. Те са киселинни по природа. Най-често за тази цел се използва готварска сол или борна киселина. Подходящ може да бъде и синтерован боракс за ковашко заваряване. В други случаи флюсът може да се замени с импровизирани материали. Счупеното стъкло, например, може да се превърне в такова, както и фин пясък от брега на реката, който може да замени ковашката заварка с боракс.

Този процес на заваряване се счита за един от най-сложните от технологична гледна точка, тъй като изисква много знания и ноу-хау от страна на специалиста по заваряване. Например, трябва да се разбере, че способността за съединяване на метали е възможна само ако се достигне определена температура. Ако повърхността не е достатъчно загрята, се получава дефект, наречен токов удар. А ако металът е прегрят, се получава изгаряне, което също не води до добра форма на продукта.

Методи

Срещат се редица прости техники за свързване, които не изискват продължителна подготвителна работа в областта на ковашкото заваряване. Използват се следните наименования на техники:

• заобиколен;
• челна заварка;
• в обиколката.

Предварителни условия

При извършването на операции с тези техники трябва да се спазва само едно правило - краищата на заготовките трябва да са изпъкнали и да имат удебеления в краищата си. Това условие трябва да се спазва, тъй като в процеса на създаване на връзки чрез ковашко заваряване по повърхността на метала се образува шлаков филм по време на нагряването на детайла. Ако повърхността е изпъкнала, частиците шлака могат да бъдат изтласкани. Удебеляването на краищата на заготовките за коване е технологичен резерв в процеса на получаване на необходимата форма.

Други технологии

Съществуват и по-сложни ковашки техники, които могат да се използват за създаване на предмети, действащи като компоненти в сложни механизми или представляващи декоративни елементи в различни дизайнерски композиции:

1. Една от тези техники е изпитаното разделяне на заваряването. В миналото тази техника е била използвана за съединяване на стоманени ленти за изработване на метални гуми, необходими за селските каруци.
2. Следващият процес е заваряване с мъниста. Тази техника е ефективна при съединяване на големи компоненти.

За заваряване с разцепване обработените ръбове на лентите се подлагат на специална подготовка. Първоначално се опъват, а след това се срязват по такъв начин, че преди заваряването да е възможно застъпване. Едва след това изделието се нагрява до необходимата температура и се заварява чрез коване. Вторият метод за коване на стомана включва използването на допълнителен елемент. Тези елементи са известни като пулове.

Област на приложение

Ковашкото заваряване вече не е предпочитан метод за съединяване на метали. Той се използва в предимно за Производство на сложни метални компоненти в сложни модели на занаятчийско коване. Художественото заваряване на метални фрагменти дава възможност за създаване на най-невероятни форми за украса на различни фасади.

Освен това този процес на заваряване понякога се използва за производство на някои ръчни инструменти, необходими в дома. Той е загубил индустриалното си значение поради ниската си производителност в сравнение с други методи на свързване.

недостатъци

Недостатъците на този процес са:

• ниска скорост на нагряване;
• недостатъчна якост на произведените съединения;
• значителна хетерогенност в процеса на отлагане;
• високи изисквания към квалификацията на работниците.

Само няколко промишлени сектора продължават да използват ковашко заваряване. В днешно време по тази технология продължават да се произвеждат метални водопроводни тръби с диаметър по-малък от 100 mm. За да се осъществи този процес, лентовата стомана се нагрява в специални пещи и след това се навива на рулони по дължина. Впоследствие лентата се прекарва през дорници с висока скорост. Ето как се заварява съединението на водопроводната тръба под високо налягане.

В промишлен мащаб ковашкото заваряване все още се използва и за производството на сложни биметални плочи. Обикновено това се постига чрез валцуване на нагорещените детайли заедно върху специални валове или чрез операции по пресоване, като се използват пещи за термична обработка с вакуумни условия. Ковашкото заваряване позволява да се придаде на продукта многослойна структура, което в някои случаи е от голямо значение.

Оборудване и материали

За да организирате малка ковачница за занаятчийско производство на някои продукти или за производство на художествени ковашки елементи, не се нуждаете от толкова много неща.

С известно количество оборудване и няколко инструмента можете лесно да създадете собствено производство на ковашки изделия за заваряване на метали:

1. На първо място, имате нужда от една стационарна ковачница и една преносима ковачница. Това е специална част от оборудването, необходими за загрейте повърхностите, които ще се заваряват. Обикновената бензинова автогенна горелка може да бъде доста удобен инструмент.
2. След това е необходима група от наковални. От съществено значение е да има като голям, както и малък. Не е достатъчно да имате само двураменна наковалня. Трябва да има и един клаксон.
3. Комплект ковашки клещи във възможно най-много размери.
4. Комплект ковашки чукове, които ще позволят да се извършват основен процес коване.
5. Два хладилни съда за охлаждане на материалите. Едната трябва да се напълни с вода, а другата - с масло.

Важни

Трябва да осигурите на ковачницата цялото необходимо оборудване за безопасност. Освен това трябва да се включат лични предпазни средства - очила, предпазна кожена престилка, дебели платнени ръкавици.