Spawanie kuźnicze: opis, technologia pracy i niezbędne narzędzia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 14:01

Spawanie kuźnicze jest prawdopodobnie najstarszą metodą łączenia metali. Kowalstwo było jedyną metodą obróbki stali przez kilka tysiącleci, aż w XIX wieku specjaliści opanowali produkcję odlewniczą. A w XX wieku rozwinął się postęp technologiczny, w wyniku którego inne postępowe metody łączenia metali stały się dostępne dla ludzkości. Z tego powodu kucie straciło na znaczeniu. Dziś rzemiosło to istnieje tylko formalnie, na prośbę niektórych specjalistów od rękodzieła.

Wytyczne

Spawanie kuźnicze to proces produkcyjny, który tworzy nierozłączne wiązania między metalowymi elementami przy użyciu wysokiej temperatury i prasowania udarowego. Innymi słowy, fragmenty metalu są podgrzewane w specjalnym piecu do stanu płynnego i za pomocą instrumentów perkusyjnych, dalejmetalowa podstawa wykonuje ich połączenie. Cały proces składa się z następujących kroków:

• wstępne przygotowanie powierzchni do łączenia;
• ogrzewanie termiczne do ustawionej temperatury;
• połączenie z instrumentami perkusyjnymi;
• ostateczne kucie, umożliwiające ustawienie pożądanego kształtu.

Najważniejszym warunkiem w tym przypadku jest nagrzewanie metalu za pomocą wysokich temperatur. Doprowadzenie metalu do wymaganej temperatury jest kontrolowane poprzez zmianę koloru gorącej powierzchni. W ten sposób, osiągając temperaturę 1300 stopni, żelazko staje się jasnożółte. Kiedy ciepło wzrośnie do 1400 stopni, zaczyna być jasnobiałe. Po osiągnięciu wymaganych warunków temperaturowych połączenie należy wykonać natychmiast. W przeciwnym razie jakość produktu może ucierpieć z powodu przepalania się materiału, któremu towarzyszy tworzenie się nadmiernej warstwy kamienia.

Funkcje

Glejność na związki, ze względu na dyfuzję termiczną, przy użyciu wysokiego ciśnienia, podczas doprowadzania materiału do stanu miękkiego plastycznego, z reguły dla różnych typów metali i elementów występują znaczne różnice. Tak więc stale niskowęglowe o zawartości węgla nieprzekraczającej 0,6% są uważane za plastyczne na złączach. Wraz ze wzrostem procentu ogólna zdolność łączenia jest osłabiona.

Stale stopowe są trudne do wykucia, podobnie jak metale nieżelazne, w tym jestopy. Ponadto wszystkie odmiany żeliwa są całkowicie niemożliwe do połączenia w ten sposób. Główną przeszkodą w procesie łączenia w procesie dyfuzji termicznej jest tworzenie się warstwy kamienia kotłowego na nagrzanej powierzchni. Warstwa ta jest utworzona przez ogniotrwałe tlenki zwane FeO i Fe₃O_{4, które mają słabą zdolność topienia się pod wpływem temperatury, która jest wystarczająca do osłabienia głównej powierzchni metalu.}

Aby zmniejszyć wpływ tlenków, które powodują zakłócenia, obrabianą powierzchnię pokryto specjalnymi topnikami do spawania kuźniczego. Są kwaśne. Najczęściej do tego celu używa się soli kuchennej lub kwasu borowego. Odpowiednie może być również wiertło kalcynowane do spawania kuźniczego. W innych przypadkach użycie topnika jest zastępowane przez niektóre improwizowane materiały. Może to być np. stłuczka szklana, a także drobny piasek z brzegu rzeki, który może zastąpić spawanie kowalskie brązem.

To spawanie jest uważane za jeden z najbardziej złożonych procesów pod względem technologicznym, ponieważ wymaga dużej wiedzy i praktycznych umiejętności od specjalisty. Na przykład należy rozumieć, że zdolność łączenia metalu pojawia się dopiero po osiągnięciu określonej temperatury. W przypadku niedostatecznego nagrzania powierzchni powstanie defekt zwany brakiem penetracji. A jeśli metal jest przegrzany, powstaje oparzenie, które również nie doprowadzi produktu do wysokiej jakości formy.

Sposoby

Istnieje wiele prostych metod połączenia, które nie wymagają długiego czasuczynności przygotowawcze podczas spawania kuźniczego. Używane są następujące nazwy technik:

• nakładanie się;
• butt;
• w obwodzie.

Warunki

Aby wykonywać czynności przy użyciu tych technik, należy przestrzegać tylko jednej obowiązkowej zasady - końce elementów muszą mieć wypukły kształt, a także mieć zgrubienia na końcach. Warunek ten musi być zachowany, ponieważ w procesie wykonywania połączeń metodą zgrzewania kuźniczego, podczas nagrzewania przedmiotu obrabianego, na powierzchni metalu tworzy się film żużlowy. A jeśli powierzchnia ma wybrzuszenia, można wycisnąć cząstki żużla. Zgrubienia powstające na końcach półwyrobów przeznaczonych do kucia stanowią rezerwę technologiczną w procesie uzyskania wymaganego kształtu.

Inne technologie

Istnieją również bardziej złożone technologie spawania kuźniczego, które pozwalają tworzyć produkty pełniące rolę komponentów w złożonych mechanizmach lub reprezentujące elementy dekoracyjne w różnych kompozycjach projektowych:

1. Jedną z tych metod jest sprawdzone spawanie dzielone. Ta technika była używana w przeszłości, łącząc paski stali w procesie wytwarzania metalowych opon potrzebnych do wiejskich wozów.
2. Kolejną metodą jest spawanie za pomocą warcabów. Ta technika jest skuteczna przy łączeniu wszystkich komponentów.

W przypadku spawania łupanego obrobione krawędzie pasków przechodząspecjalny trening. Są one najpierw ciągnięte, a następnie cięte w taki sposób, aby przed spawaniem możliwe było łączenie na zakład. Dopiero po tym fragment jest podgrzewany do wymaganej temperatury i spawany przez kucie. Druga metoda spawania kuźniczego stali polega na zastosowaniu dodatkowego elementu. Te elementy nazywane są warcabami.

Zakres zastosowania

Spawanie kuźnicze nie jest już dziś główną metodą łączenia metali. Stosowany jest głównie do produkcji złożonych elementów metalowych w misternych wzorach mistrzów kuźniczych artystycznych. Artystyczne spawanie metalowych fragmentów pozwala na tworzenie najbardziej niesamowitych form, które zdobią różne elewacje.

Ponadto ta metoda spawania jest czasami wykorzystywana do produkcji niektórych narzędzi ręcznych potrzebnych w życiu codziennym. I straciła na znaczeniu przemysłowym ze względu na niską wydajność na tle innych metod połączeń.

Wady

Wady tej technologii to:

• niska szybkość ogrzewania;
• niewystarczająca wytrzymałość powstałych połączeń;
• znacząca niejednorodność w przebiegu procesów niepokojących;
• wysokie wymagania kwalifikacyjne od wykonawców.

Tylko w kilku branżach nadal stosuje się spawanie kuźnicze. Obecnie, korzystając z tej technologii, nadal produkują metalowe rury wodociągowe, których średnica nie przekracza 100 mm. Tworzenie warunkóww celu przeprowadzenia tej procedury taśma stalowa jest podgrzewana w specjalnych piecach, a następnie walcowana liniowo przez walce. Następnie jest przeciągany przez trzpienie z dużą prędkością. W ten sposób pod wpływem wysokiego ciśnienia następuje ogólne spawanie szwu rury wodnej.

Również na skalę przemysłową spawanie kuźnicze jest nadal stosowane w produkcji złożonych płyt bimetalicznych. Zwykle stosuje się w tym celu walcowanie łączne gorących kęsów za pomocą specjalnych rolek lub metodę prasowania w piecach termicznych w warunkach próżni. Spawanie kuźnicze pozwala na nadanie wyrobom wielowarstwowej struktury, co w niektórych przypadkach ma ogromne znaczenie.

Sprzęt i materiały

Założenie małej kuźni do rzemieślniczej produkcji niektórych przedmiotów lub elementów kucia artystycznego nie zajmuje dużo czasu.

Dzięki określonemu sprzętowi i kilku narzędziom możesz łatwo skonfigurować własną produkcję spawania kuźniczego metalu:

1. Przede wszystkim potrzebujesz jednej trąbki stacjonarnej i jednej przenośnej. Jest to specjalne urządzenie niezbędne do nagrzewania spawanych powierzchni. Zwykły autogenerator benzynowy może stać się przenośną kuźnią.
2. Następnie potrzebujesz grupy kowadeł. Ważne jest, aby był zarówno duży, jak i mały. Ponadto nie wystarczy mieć tylko kowadło dwurożne. Jednorogi również powinny być obecne.
3. Zestaw szczypiec kowalskich,składa się z jak największej liczby rozmiarów.
4. Zestaw młotów kowalskich, który pozwoli Ci przeprowadzić podstawowy proces kucia.
5. Dwa pojemniki przeznaczone do chłodzenia materiałów. Jeden z nich musi być wypełniony wodą, a drugi olejem.

Ważne

Konieczne jest zapewnienie kuźni całego niezbędnego wyposażenia ochronnego. Dodatkowo zestaw powinien posiadać środki ochrony osobistej – szklane okulary, ochronny fartuch skórzany, grube płócienne rękawiczki.