Что такое кузнечная сварка? Полное руководство для начинающих

Кузнечная сварка - это, по сути, самый древний способ соединения двух кусков металла вместе. Некоторые утверждают, что она существует уже почти 4 000 лет, начиная с того времени, когда люди научились выплавлять железо из железной руды, что, вероятно, первоначально было сделано в Турции.

Что такое кузнечная сварка?

Кузнечная сварка - это процесс, при котором два куска металла нагреваются и скрепляются вместе, как правило, с помощью молота. В отличие от большинства современных методов сварки, металлы не расплавляются. В наше время кузнечная сварка обычно является автоматизированным процессом.

В большинстве статей о кузнечной сварке используются довольно сложные технические термины, что означает, что вам придется прочесть много дополнительной литературы, чтобы понять, что происходит.

В этой статье мы постараюсь изложить все максимально доступно для обывателя. Кузнечная сварка - это очень весело и удивительно интересно.

Большинство современных видов сварки основаны на плавлении. Другими словами, металл расплавляется до жидкого состояния. Энергия сосредотачивается в строго локализованной области.

Кузнечная сварка выполняется, пока оба куска металла остаются твердыми. При этом металл в ходе процесса не становится жидким. Тепло обычно прикладывается к очень большой площади, часто ко всей заготовке.

Вместо плавления, при котором материалы расплавляются в жидкое состояние, диффузионное соединение в твердом состоянии при кузнечной сварке происходит по-другому:

• Нагретый металл становится более пластичным, что в основном означает, что он более податлив и поддается формовке.
• Приложенное давление (обычно от удара молотком) заставляет молекулы соединяться вместе, пока они не соединятся в один цельный фрагмент.

Таким образом, нагревая металл, мы позволяем двум частям идеально прилегать друг к другу, пока атомы сами не смешаются и не соединятся благодаря диффузии.

Кузнечная сварка обычно выполняется, когда металл находится где-то между 60-70% от температуры плавления металла (хотя технически можно выполнять кузнечную сварку при 50-90%). Обычно сталь при таком нагреве имеет ярко-желтый цвет. Это позволяет металлу пластически деформироваться (поддаваться формовке), чтобы получить контакт, необходимый для диффузии.

Помимо того, что сам процесс отличается, результаты кузнечной сварки также отличаются от того, что вы обычно видите при современной сварке плавлением:

Металл, сваренный кузнечной сваркой (если она выполнена правильно), является непрерывным и однородным. Вы не увидите шва или другого вида соединения при шлифовке или полировке, в отличие от обычной сварки. Если все сделано правильно, он становится одним цельным куском. Хотя добиться такого хорошего результата нелегко.

При более традиционных методах сварки вы получаете зону плавления только там, где непосредственно проходит сварной шов, а присадочный материал не идентичен основному материалу. А деталь держится только на самом сварном шве. В отличие от кузнечной сварки, при которой прочно соединяются все соединяемые поверхности. В зависимости от типа соединения, кузнечная сварка может быть значительно прочнее многих других методов.

Однако следует отметить, что существует еще несколько интересных видов сварки, которые могут иметь схожий с кузнечной сваркой результат. Например, сварка трением - распространенный способ соединения двух разных типов металла вместе, как в случае с большими спиральными сверлами. Высокоуглеродистая и низкоуглеродистая деталь вращаются друг против друга на высоких оборотах, затем прикладывается давление, что приводит к быстрому нагреву металла.

Вращение останавливается и два куска стали при сплавляются вместе. Именно поэтому некоторые сверла имеют более высокоуглеродистую, твердую сталь на режущей кромке и более жесткий, менее хрупкий хвостовик.

В некоторых отношениях этот процесс очень похож на кузнечную сварку.

Наиболее распространенными металлами, которые можно сваривать кузнечной сваркой, являются сталь и железо. Алюминий и титан также хорошо поддаются кузнечной сварке. Как правило, нержавеющая сталь, медь и ее сплавы (латунь, бронза) не поддаются кузнечной сварке.

Однако это не означает, что кузнечная сварка невозможна. Mokume gane (произносится как мо-ку-май га-най) - это японский вид многослойной обработки металла, при котором используются такие металлы, как золото, серебро и медь, для получения узорчатых многослойных деталей, которые традиционно использовались для декоративных элементов на мечах.

В результате получилась древесная зернистость, похожая на дамасскую сталь. На самом деле, Mokume gane переводится как что-то вроде "древесно-зернистый металл". Сегодня вы можете найти интересные современные украшения из этого материала, которые в последние годы становятся все более популярными.

В некоторых случаях кузнечная сварка может быть даже прочнее, чем сварка плавлением. В идеально выполненном кузнечном шве сам шов так же прочен, как и исходный материал. Современные цепи по-прежнему обычно свариваются кузнечной сваркой.

Однако есть много вещей, которые могут пойти не так, и ослабить сварной шов. Хотя, это относится к любому виду сварки. Ничто не является по-настоящему нерушимым.

Например, если на свариваемых поверхностях есть какие-либо загрязнения (грязь, окалина и т.д.), то сварной шов будет ослабленным. Если детали неправильно подогнаны молотком, могут образоваться участки, которые расслаиваются и впоследствии могут расколоться.

Если внешняя сторона сварного шва не выровнена и не обработана должным образом, могут возникнуть очаги напряжения, которые могут растрескаться.

Так является ли кузнечная сварка прочной? Может быть.

Соединения при кузнечной сварке обычно продумываются несколько иначе, чем при сварке MIG. Это связано с тем, что прочность достигается другим способом.

Кузнечная сварка полагается на максимальный контакт с поверхностью. Это означает, что для каждого соединения необходимо продумать, как обеспечить максимальный контакт между соединяемыми деталями.

В приведенном выше примере видно, что, добавив выемку мы можем увеличить площадь поверхности соединения, что положительно скажется на соединении.

Причина, по которой кузнечная сварка не так распространена, как раньше, заключается в том, что это сравнительно медленный процесс, который не подходит для всех областей применения, и для его применения требуется значительное количество навыков.

Как правило, свариваемый предмет должен помещаться в кузницу для нагрева. Это может затруднить кузнечную сварку больших деталей или предметов неудобной формы.

Кроме того, требуется время, чтобы нагреть деталь до температуры кузнечной сварки. Сравните это с дуговой сваркой в вашем гараже, которая требует лишь переключения выключателя питания и установки зажима заземления.

Однако для некоторых областей применения кузнечная сварка является идеальным решением.

Например, в топорах хорошего качества долото состоит из двух разных видов стали. Основная часть долота (головки топора) изготовлена из низкоуглеродистой стали, а режущая кромка - из высокоуглеродистой.

Это позволяет получить прочный топор, который отлично держит кромку, а также не требует больших затрат из-за стоимости высокоуглеродистой стали.

Кузнечная сварка обеспечивает наиболее надежное соединение этих двух сталей, превращая их, по сути, в один цельный кусок.

Флюс используется для защиты материала от контакта с кислородом во время кузнечной сварки. Он также может удалить некоторые примеси и помочь вам получить более чистый сварной шов.

Одним из наиболее распространенных видов флюса является бура, также известная как борат натрия. Она обычно используется в качестве бытового чистящего средства или усилителя стирального порошка, поэтому ее довольно легко найти.

Кузнечная сварка - это определенно не то, что нужно пробовать в первый раз, когда вы берете в руки молот, но это то, что обычно практикует кузнец среднего уровня. Конечно, все зависит от того, что вы пытаетесь сварить кузнечным способом, и от того, какую кузницу вы используете.

Одна из самых распространенных рекомендаций - просто найти ближайшие кузнечные курсы и посетить их. За один день вы, вероятно, узнаете больше, чем за несколько недель 10-минутных уроков на YouTube и самостоятельной работы.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Бизнес-план: как открыть кузнечную мастерскую и заработать на этом?»‎ и «‎Сварщик и потрясающий скульптор по металлу — Дэвид Мадеро»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!