Сварка кованных изделий: Ковка, сварка, кузнечное дело — Информационный портал — оборудование, изделия, работы, обучение

Содержание

Как правильно выполнять сборку кованых изделий

Этап сборки кованых изделий чрезвычайно важен. От этого зависит внешний вид и качество готового изделия. Поэтому считаем необходимым посвятить этому процессу отдельную статью.

Не секрет, что в художественной ковке одни элементы куются целиком, а другие – отдельно, и впоследствии собираются. Это достаточно сложный процесс, который требует точных расчетов. Начинают всегда с изготовления правильного чертежа, который учитывает все припуски на обработку (если она, конечно, в дальнейшем потребуется). Чертеж необходим не только для технологии, но и для расчетов материала. Важным моментом в составлении чертежа является специфика техники. Нехарактерные конфигурации (в некоторых случаях ребристые сечения или пересечения поверхностей формы цилиндра) бывает очень сложно, а порой и вообще невозможно выполнить.

Переходя непосредственно к планированию соединений, стоит помнить, что они предназначены не только для скрепления, но также и оказывают влияние на общий вид и стиль изделия. Кованые изделия, основой которых является орнамент растительной тематики, лучше соединять элементы методом сварки или клепкой впотай. Так можно избежать дополнительных затрат, не беспокоясь о внешнем виде, потому как декор из листьев и цветов вполне сможет перекрыть места соединения. Когда изделие предусматривает повторяющиеся элементы в своем рисунке, целесообразно использовать хомут или скобу, которые могут изготавливаться в виде цветков и других форм. Они гармонично впишутся в общий дизайн предмета.

Зачастую также используются специальные соединительные элементы, которые изготавливаются отдельно и служат не только для соединения деталей, но и для декорирования всего изделия. Это могут быть, к примеру, листья. Их можно делать различными способами.

Достаточно распространен лист из полосы. Для этого используют полосу толщиной 10 мм и шириной 30 мм, в ней делается перебивка и конец вытягивается на стебель. Далее заготовку укладывают в нижник и проковывают контуры и жилки с помощью зубила.

Лист из прутка делают следующим способом: конец заготовки подвергается осадке, а затем достигается нужная форма. После нагревания заготовку кладут в нижник и проковывают.

Лист без нижника также изготавливается методом осадки заготовки. Осаженная часть одновременно проковывается и формуется. Затем делают углубления и наметки стебля.

Еще одним видом соединительных деталей является клепка. Она изготавливается из малоуглеродистого металла. Пруток, необходимый для того чтобы сделать клепку, должен быть большего сечения, чем сечение окончательного изделия. Работы проводятся при помощи гвоздильни. Конец прутка нагревается и вытягивается. На месте насечки делается надрез и конец вставляется в отверстие. Лицевой стороной получается та, где меньше диаметр. Часть заготовки отламывается и конец расклепывается. Так получается головка клепки. Ее форма может самой разнообразной.

Часто сборка деталей кованых изделий выполняется методом горновой сварки. Этот процесс является одним из самых сложных, но значительно ускоряет и упрощает работу в целом. Горновая сварка проводится в несколько этапов: подготовка самого горна, подготовка деталей, собственно сварка и проковка. Обязательно контролируется степень очистки горна и угля, приготовленного для него.

Горновая сварка включается в себя несколько методов, которые используются в зависимости от толщины изделия. Это сварка встык (применяется для соединения Т-образных элементов), сварка врасщеп (зачастую используется для инструментальной и рессорной стали) и сварка внахлестку (применяется при соединении колец).

Также сварка бывает сухой и сочной. Сухая сварка выполняется путем нагрева заготовки и ударов молота. Сочная сварка предполагает применение флюса, что делает ее более надежной. Используются различные виды флюсов: из буры, борной кислоты, канифоли, поваренной соли.

Еще одним способом соединения элементов является пайка. Но она не выполняется в наковальне, поэтому используется для изделий, сделанных методом свободной ковки. Зачастую при пайке используют латунь. Именно этот металл позволяется соединять детали небольших размеров.  

Ковка или сварка? В чем отличие этих процессов

Ковка или сварка: в чем разница

Изделия, изготовленные из металла и используемые для оформления дизайна дома, офиса, двора, сада и т.п., всегда отличаются высокой прочностью и долговечностью. Это могут быть ограды и заборы, решетки на окнах и перила, мебель и предметы декора, беседки и детские качели… Не случайно, все больше людей при строительстве или ремонте здания, облагораживании территории отдают предпочтение этому материалу, вошедшему в нашу жизнь несколько тысячелетий назад. К тому же современные достижения в области ковки и сварки позволяют сделать металлические изделия еще и невероятно красивыми.

Разберемся, в чем разница между двумя основными способами изготовления металлоконструкций: ковкой и сваркой.

Ковка

Она возникла еще в 4-3 тысячелетиях до нашей эры в странах Востока и постепенно распространилась по всему миру. Различают ковку холодную и горячую, на молотах (машинную), ручную и штамповку.

Традиционно для придания металлу желаемой формы кузнецы применяют ручную горячую ковку. Суть ее в следующем: в горне или печи металл нагревают до высокой температуры, после чего с помощью кузнечных инструментов ему придают необходимую форму. Отдельные части будущего изделия соединяют между собой с помощью заклепок, сварки или других конструктивных элементов. Эта технология позволяет изготавливать предметы интерьера с живописными узорами, каждый из которых является уникальным по своей сути.

При холодной ковке металлу придают нужную форму без нагревания, поэтому при таком способе декор будет сравнительно проще.

Сварка

Сваркой металла стали активно заниматься около полутора столетий назад, когда была обнаружена электрическая дуга. Соответственно, сам процесс – это соединение металлических деталей посредством установления связей между атомами в свариваемых частях. Существует несколько разновидностей сварки металлоконструкций, но чаще всего применяются электродуговая и газовая сварка. При качественно выполненной работе детали прочно скрепляются друг с другом, и такая конструкция практически не поддается механическому воздействию подручными средствами.

Сварка часто незаменима и для сбора в единое целое кованых изделий. Это помогает существенно сэкономить время и, следовательно, снизить стоимость работ.

Особенности кованых и сварных изделий

И те и другие отличаются надежностью и высокой механической защитой (это особенно важно для оград, заборов, ворот, оконных решеток). Все работы обычно выполняются вручную, что гарантирует приобретение клиентом уникальных изделий.

Разницу же между ними можно обозначить так:

  • ковка – это престижно и изысканно;
  • сварка – практично и недорого.

Остановимся на отличиях ковки и сварки подробнее.

Хорошо нагретый металл легче поддается деформации, поэтому кованые изделия часто отличаются более сложным рисунком и многообразием используемых элементов. Это преимущество проявляется в прекрасном внешнем виде всех кованых изделий. Кстати, мастер художественной ковки сможет реализовать почти все ваши задумки при оформлении жилища, что сделает его индивидуальным и неповторимым.

Сварные изделия обычно базируются на использовании несколько деталей, изготовленных вручную, но по шаблону: колец, овалов, дуг, прутьев и т.п. Их сочетание позволяет создавать оригинальные узоры, в том числе, ажурные, которые заиграют после правильной обработки поверхности металла, например, порошковой покраски под патину. В целом, можно отметить, что в основе сварного рисунка лежит симметрия и геометрическая правильность, хотя нередко такие изделия дополняются коваными элементами: листиками, розетками, пиками и пр., что делает их еще более привлекательными.

На изготовление кованых металлоконструкций уходит гораздо больше времени в сравнении со сварными. Да и интенсивность труда будет несколько выше. Отсюда разница в цене: изделия, изготовленные с помощью сварки, стоят на порядок дешевле и при этом нисколько не уступают кованым в прочности и надежности. Следовательно, для многих клиентов это более экономичное приобретение.

Хотя чаще всего при изготовлении металлических изделий для дома и офисных помещений: заборов, ворот, оконных решеток, перил, мебели, предметов декора и т.п. — мастера сочетают ковку и сварку, что позволяет сделать их презентабельными внешне и приемлемыми по цене.

Что выбрать для себя – личное дело каждого человека. Но в любом случае вы получите долговечное и экологичное изделие, которое будет украшать ваш дом на протяжении нескольких лет.

Что такое кузнечная сварка? (Полное руководство)

Кузнечная сварка, также известная как огневая сварка, представляет собой процесс сварки в твердом состоянии, при котором два куска металла соединяются путем нагревания их до заданного порога, а затем ударом молотка или прессованием для создания соединения.

Вместо того, чтобы нагревать материалы до тех пор, пока они не превратятся в расплавленный металл, тепло вызывает пластическую деформацию на поверхностях сварки до того, как они сблизятся, чтобы создать металлическую связь между атомами в металлах.

Кузнечная сварка — это древний и универсальный процесс соединения, который веками был основным продуктом традиционного кузнечного дела. Ручной процесс, способный соединять как одинаковые, так и разнородные металлы, был в значительной степени вытеснен методами электрической и газовой сварки, хотя автоматизированная кузнечная сварка по-прежнему широко используется в производстве.

Давление, необходимое для соединения с помощью этого метода сварки, зависит от температуры нагрева, твердости и прочности материалов. Поскольку это процесс диффузионной сварки, используемые температуры часто ниже точки плавления материалов, и на границе раздела сварных швов не требуется присадочный металл.

Более низкие температуры сварки означают более равномерное распределение тепла и меньшую термическую нагрузку на сварной шов. Поскольку кузнечная сварка использует тепло для придания пластичности сварным поверхностям, она более универсальна, чем методы холодной диффузии, которые обычно используются для мягких металлов, таких как алюминий или медь.

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

  • Материалы
  • Как это работает?
  • Преимущества
  • Недостатки
  • Приложения
  • Часто задаваемые вопросы
  • Заключение

Кузнечная сварка может использоваться для различных металлов, включая высоко- и низкоуглеродистую сталь, кованое железо и некоторые чугуны. Можно также ковать сварные алюминиевые сплавы, однако трудно ковать сварные бронзу, латунь и медь.

Сплавы на основе меди можно сваривать, хотя это сложно из-за склонности меди поглощать кислород при нагревании. Титан также имеет тенденцию поглощать кислород в расплавленном состоянии, но в этом случае сварной шов, созданный с помощью кузнечного шва, часто прочнее, чем сварка плавлением или другие методы, основанные на давлении.

Для разнородных металлов более низкая температура плавления эвтектики между материалами часто означает, что сварной шов прочнее, чем отдельные металлы.

Методы

Самый старый процесс кузнечной сварки — ручная ковка. Этот древний метод включает в себя нагрев металла до необходимой температуры перед нанесением на него флюса, перекрытие сварных поверхностей, а затем использование ручного молотка для многократного удара по соединению. Удары молотком в сочетании с формированием самого соединения за счет скашивания или скругления поверхностей позволяют флюсу вытекать. Удары молотком должны быть умеренно сильными, чтобы флюс не вырвался из соединения сразу же после первого удара. Изобретение механических молотов, первоначально приводившихся в действие водяными колесами, но также использующих сжатый воздух, электричество, газовые двигатели или пар в качестве энергии, произвело дальнейшую революцию в основном методе ковки.

Кузнечная сварка также может быть выполнена с использованием штампа, когда куски металла нагреваются, а затем помещаются в штамп, где применяется давление, или с помощью роликовой сварки, когда нагретые металлы накладываются внахлест перед тем, как пройти через ролики высокого давления для заставить их вместе.

Современная кузнечная сварка часто автоматизирована, в то время как другие методы включают контактную кузнечную сварку, при которой пресс или матрица электрифицируются как средство производства тепла для сварки. Газообразный водород и индукционный нагрев также можно использовать для выжигания оксидов в среде, реагирующей с кислородом, в процессе, известном как кузнечная сварка в среде защитного газа с активным газом.

Температура

Температура, используемая при кузнечной сварке, обычно составляет 50-90% от температуры плавления металла. Обе свариваемые поверхности должны быть нагреты до одинаковой температуры и сварены перед охлаждением.

В стали углерод смешивается с гамма-железом с образованием твердого раствора, называемого аустенитом, при определенной температуре. Помимо этого, материал превращается в дельта-железо и снова становится магнитным, поэтому кузнец может проверить, достигнут ли правильный нагрев, пытаясь прикрепить магнит. Сталь может приобретать влажный или глянцевый вид, когда она достигает температуры сварки, хотя необходимо соблюдать осторожность, чтобы не перегреть металл, чтобы он не искрил в результате быстрого окисления, поскольку это приведет к хрупкости сварного шва.

Обезуглероживание

Когда сталь нагревается до температуры аустенизации, углерод начинает диффундировать через железо. Скорость диффузии увеличивается по мере повышения температуры, и углерод соединяется с кислородом с образованием двуокиси углерода, позволяя углероду диффундировать из стали в окружающий воздух. Однако это означает, что в металле снижается содержание углерода, что делает его более мягким. В результате кузнечное дело завершается быстро, чтобы уменьшить обезуглероживание и предотвратить слишком мягкую сталь.

Обезуглероживание можно уменьшить, используя сталь с более высоким содержанием углерода, чем требуется. Использование металла с высоким содержанием углерода означает, что правильный уровень содержания углерода может быть достигнут после сварки и связанного с ней обезуглероживания.

Флюс

Для проведения кузнечной сварки свариваемые поверхности должны быть чистыми. Оксиды могут образовываться на поверхности металлов, а примеси, такие как сера и фосфор, мигрируют на поверхность во время сварки. Для предотвращения окисления сварочных поверхностей и создания некачественного сварного шва используется флюс. Флюс, который может быть составлен из смеси веществ или просто мелкого кварцевого песка или буры, смешанного с железными опилками, соединяется с оксидами по мере их образования, снижая их температуру плавления и вязкость. Это позволяет оксидам вытекать из соединения, когда две заготовки бьются или прижимаются друг к другу, образуя прочный сварной шов.

Резюме

Обобщим процесс кузнечной сварки в четыре этапа:

1. Подготовка 

Убедитесь, что вы используете правильную температуру ковки, соответствующую металлам, которые вы соединяете. Они должны стать желтыми при нагревании в кузнице, но нагревание сверх этого может вызвать окисление. Также важно убедиться, что поверхности сварки чистые, чтобы создать наилучший сварной шов.

2. Флюс 

После нагрева достаньте металлы из горна и посыпьте их флюсом (см. выше). Это защитит металл и предотвратит окисление, которое может привести к образованию шлака или окалины на поверхности и разрушению сварного шва.

3. Нагрев 

После нанесения флюса поместите металл обратно в горн и доведите его до ярко-желтого тепла. Если вы оставите металл слишком долго, он будет искрить, а это означает, что металл загрязнен. Требуемая температура зависит от используемого металла.

4. Изготовление соединения
 

Когда металл станет желтым, его нужно быстро вынуть из кузницы, чтобы он не стал мягким. На этом этапе вы можете либо поместить заготовки в пресс, либо использовать ручной или механический молоток для формирования сварного шва. Обработка молотком должна продолжаться до тех пор, пока не будет создан чистый и законченный сварной шов без линий сварки.

Основным преимуществом кузнечной сварки является то, что она позволяет быстро и легко производить высокопрочные высококачественные сварные швы без использования присадочных материалов.

Однако для выполнения высококачественных сварных швов и предотвращения загрязнения требуются навыки и опыт. При ручном выполнении кузнечная сварка требует много времени, а слишком сильный удар молотком или неправильная температура могут разрушить сварной шов.

Кузнечная сварка крупных изделий также может быть затруднена из-за необходимости в более мощном источнике тепла, в то время как ручная сварка крупных изделий была затруднена из-за охлаждения материалов до завершения сварки.

Кузнечная сварка веками использовалась для создания предметов, начиная от доспехов и оружия и заканчивая инструментами, сельскохозяйственными орудиями, посудой, воротами, заборами и даже сосудами под давлением.

Благодаря своей универсальности и способности соединять различные металлы кузнечная сварка с годами нашла широкое применение.

Прочна ли кузнечная сварка?

Кузнечная сварка создает прочную связь, часто более сильную, чем та, которую можно получить при сварке плавлением, при которой металл расплавляется. Сочетание давления и высокой температуры увеличивает прочность материала вместе с деформированной структурой частиц.

Можно ли ковать сварку без флюса?

При кузнечной сварке всегда следует использовать флюс, поскольку он удаляет окисление, которое в противном случае могло бы привести к несовершенству сварного шва.

Можно ли ковать нержавеющую сталь?

Нержавеющую сталь можно ковать, но она должна быть пассивирована для повышения устойчивости к коррозии. Для некоторых марок стали, таких как 300, может потребоваться дополнительная обработка молотком для завершения ковки. Ковка нержавеющей стали повышает ее прочность и коррозионную стойкость, а также создает непрерывный поток зерна через деталь.

Можно ли подделать сварку меди со сталью?

Можно перековать медь в сталь, хотя медь, как правило, ковали в холодном состоянии и нагревали только для закалки металла. Медь (а также бронза или латунь) плохо поддаются ковке, поскольку сплавы на основе меди имеют тенденцию поглощать кислород во время нагрева.

Можно ли ковать алюминий?

Алюминий можно выковать, но это необходимо делать при низкой температуре из-за низкой температуры плавления металла. Эта низкая способность удерживать тепло связана с низкой плотностью алюминия, а это означает, что рекомендуется использовать горячую оснастку для предотвращения быстрого охлаждения заготовки во время ковки. Холодная ковка часто является предпочтительным методом для более мягких металлов, таких как алюминий, поскольку это менее дорогая технология, которая требует небольшой отделки или вообще не требует ее.

Кузнечная сварка — это процесс, при котором два куска металла нагреваются перед тем, как их ударить молотком, спрессовать или прокатить вместе для создания соединения. Первоначально разработанный в средние века, это один из старейших известных методов соединения металлов, который является важным навыком для кузнецов.

Важно понимать идеальные температуры для ковки различных металлов, чтобы предотвратить их перегрев во время процесса. Этот процесс диффузионной сварки в твердом состоянии использует температуры ниже точки плавления материалов и не требует присадочного материала.

Являясь древним и универсальным методом сварки, кузнечная сварка веками использовалась для самых разных целей.

Руководство для начинающих по кузнечной сварке

перейти к содержанию

BlacksmithingMetal

Кристин Арцт

Руководство для начинающих по кузнечной сварке

Что такое кузнечная сварка?

Кузнечная сварка — это процесс, используемый для соединения двух кусков металла путем нагревания их до высокой температуры и последующего сбивания их вместе. Кузнечная сварка, разработанная в средние века, является одним из древнейших способов соединения металлов. Кузнечная сварка – необходимая техника и бесценный навык для кузнеца. Это произошло из-за необходимости соединить маленькие кусочки металла, чтобы сформировать большой кусок металла. С практикой кузнечная сварка требует зрительно-моторной координации, скорости и внимания к деталям. Это также требует от кузнеца понимания идеальной температуры свариваемого материала.

Для чего используется кузнечная сварка?

Кузнечная сварка используется для создания более прочного металла путем соединения отдельных кусков металла для создания более крупного или более длинного изделия. Это традиционный метод изготовления цепей, мечей, железнодорожных костров и ворот в кузнице. Он также используется при создании посуды и сельскохозяйственного инвентаря. Кузнечная сварка, дающая кузнецу возможность выковывать разные типы металлов в один, является универсальным и важным навыком в кузнечном деле.

Защита при кузнечной сварке