Сварка ковкой

Сварка ковкой (кузнечная сварка) — вид сварки давлением. Посредством её образуют неразъемное соединение в результате действия кузнечного ударного инструмента на металл, находящийся в пластическом состоянии. Кузнечной сваркой в основном выполняют неразъемные соединения из низкоуглеродистых конструкционных сталей с содержанием углерода до 0,3 %, так как при большем содержании углерода свариваемость стали резко ухудшается.

История

Первым технологическим процессом в истории техники, с помощью которого люди могли получить неразъемные соединения материалов, было кузнечная сварка. При этом процессе сварки прочное сцепление соединяемых поверхностей достигается за счет взаимодействия атомов. Металлографические исследования изделий трипольских племен, живших на территории Юго-Западной Украины и Бессарабии в IV-III тыс. до н.э. показали, что при изготовлении шила, долота, амулетов и нашивных брошей применяли кузнечная сварка меди. В этих случаях кузнечная сварка служило для увеличения размеров заготовок. При изготовлены медных бус конце изогнутой на круглой оправке штабы соединяли внахлест и сваривали кузнечным способом. Сварка меди применяли не только для изготовления вещей, но и для их ремонте. В большинстве случаев качество сварки было не очень высокой, а в соединениях появлялись трещины, поры и шлаковые включения. Применение кузнечной сварки в эпоху энеолита в трипольских племен было вызвано тем, что местные мастера еще не знали техники плавления и литья металлов. Особенно высокого развития и большого разнообразия достигает техника кузнечной сварки в железном веке. Железо не просто расширило ассортимент материалов, которые человек уже использовала для своих нужд, но и осуществило большое влияние на все основные виды деятельности человека в

Древние изделия из железа относятся к IV в. до н. э. и найдены в Египте. В начале железного века кузнецы уже умели делать оружие и предметы быта из железа. При этом масса изделий намного превышала то количество металла, за одну плавку могли выдать металлурги. Поэтому отдельные заготовки соединяли в монолит, а сам процесс получения железной заготовки наполовину состоял из кузнечной сварки.

Мастера Киевской Руси в IX-XIII в. в металлургии и металлообработке достигли невероятных высот. Технический уровень ремесла значительно опережал страны Западной Европы. В Киевской Руси было освоено производство высококачественной углеродистой стали. Кузнечная сварка была ведущим, отлично разработанным и освоенным технологическим приемом при производстве изделий из железа и стали. Кузнечная сварка использовалась при изготовлении около 70% металлических изделий.

Монголо-татарское нашествие стало причиной спада ремесленной деятельности на Руси. Только во второй половине XIV в. произошло его восстановления на свежей технической основе. Широкое применение водяного двигателя привело к возникновению более совершенного металлургического предприятия - рудник. На новую ступень получилось и кузнечно-сварочное дело. Сварка и ее передовыми технологиями использовалась для изготовления огнестрельного оружия: пушек, матрасах и пищалей.

Особого искусства достигло сварка серебра. Были разработаны сложные технические приемы в том числе, нагрев до 500 град. С, и поддержание этой температуры при сварке. Судя из крупных листьев серебра (на которых сварные швы удалось найти только с помощью рентгенографии), датированные V - IV вв. до н. э., древние мастера прекрасно владели такой технологии сварки.

В XV-XVI в. кузнечное ремесло поднялось на новую ступень. Боевые топорики со стальными лезвиями и бронзовыми обухами, браслеты и перстни с чернью, украшения - показывают великолепное мастерство ремесленника.

Любые технологические приемы кузнечной сварки менялись со временем. Они превращались в зависимости от уровня развития ремесла и товарного производства. По мере того как специалист переходил к выпуску все более массовой продукции, технология ее производства все более упрощалась. Постепенно кузнечная сварка достигла такого развития, стала применяться для производства особо ответственных изделий (например, железнодорожных рельсов). Основателем этой технологии стал английский инженер Никсон. В этот период кузнечная сварка достигла своей вершины. Специалисты-ремесленники в совершенстве владели технологией, разрабатывали новые приемы и методы соединения сложных деталей, изготовляя орудия труда, инструменты и оружие. Мастера пытались модернизировать кузнечное сварки. Ручной труд молотобойцев был заменен работой механических молотов. Но даже самые передовые методы кузнечной сварки уже не удовлетворяли все возрастающих потребностей производства. И начиная с XV в. рядом с кузнечной сваркой, стали развиваться сварочные процессы.

С начала XVIII в. уральская металлургия и уральская кузнечная сварка получили мировую известность. Триумф начался и в города Екатеринбурга. В тот период кузнечное, литейное сварки и пайки были главными технологическими процессами соединения металлов и проводились кузнецами. Только в конце XIX-начале ХХ в. сварки стала самостоятельным технологическим процессом.

В XIX в. кузнечная сварка была механизирована для промышленности. Кузнечная сварка стала применяться для изготовления биметаллов (бронза + сталь), труб диаметром до 600 мм с прямым и спиралевидным швом. В конце XIX в. на основе достижений в области физики, химии, механики и электротехники в сварке произошел своеобразный взрыв. Были созданы мощные электрические источники нагрева и освоено газокислородные пламени.

Разновидности кузнечной сварки

• Кузнечная сварка с использованием молотов или гидравлических прессов.
• Сварка прокаткой путем совместного деформирования деталей (чаще листов). Используется для изготовления биметаллов, листовых теплообменников и др.
• Сварка волочением при совместном протягивании деталей через специальную фильеру (волоку). Используется при изготовлении биметаллических проволок, трубок, лент и др.

Технология сварки

Получить качественное неразъемное соединение кузнечной сваркой можно только при условии удаления с соединяемых поверхностей окисленных и других загрязняющих пленок к моменту ковки.

Самым известным и самым старым процессом кузнечной сварки является метод ручной ковкой. Ручная ковка осуществляется путем нагрева металла до нужной температуры, перекрывая сварные поверхности, а затем производится неоднократный удар ручным молотком.

Кузнечная сварка не обеспечивает высокой надежности сварного соединения, она малопроизводительна, пригодна для ограниченного количества металлов, требует высокой квалификации кузнеца и не используется на машиностроительных предприятиях ввиду её неконкурентоспособности с современными видами сварки давлением. Однако в полевых условиях при ремонте неответственных деталей машин и при ковке поковок ручной ковкой кузнечная сварка находит применение. Кузнечная сварка и пайка были ведущими процессами сварочной техники вплоть до конца ХIХ в., когда начался совершенно новый, современный период развития сварки.

Литература

• Корниенко А.Н. У истоков "Электрогефест». - М .: Машиностроение, 1987. - 168с.
• Рындина Н.В. Древнейшее металлообрабатывающее производство Восточной Европы. М.: Изд-во МГУ, 1971. - 142с.
• Сварка в СССР: В 2 т. / Под ред. В.А. Винокурова. - М., 1981.

Отрывок, характеризующий Сварка ковкой

Войска Даву, к которым принадлежали пленные, шли через Крымский брод и уже отчасти вступали в Калужскую улицу. Но обозы так растянулись, что последние обозы Богарне еще не вышли из Москвы в Калужскую улицу, а голова войск Нея уже выходила из Большой Ордынки.
Пройдя Крымский брод, пленные двигались по нескольку шагов и останавливались, и опять двигались, и со всех сторон экипажи и люди все больше и больше стеснялись. Пройдя более часа те несколько сот шагов, которые отделяют мост от Калужской улицы, и дойдя до площади, где сходятся Замоскворецкие улицы с Калужскою, пленные, сжатые в кучу, остановились и несколько часов простояли на этом перекрестке. Со всех сторон слышался неумолкаемый, как шум моря, грохот колес, и топот ног, и неумолкаемые сердитые крики и ругательства. Пьер стоял прижатый к стене обгорелого дома, слушая этот звук, сливавшийся в его воображении с звуками барабана.
Несколько пленных офицеров, чтобы лучше видеть, влезли на стену обгорелого дома, подле которого стоял Пьер.
– Народу то! Эка народу!.. И на пушках то навалили! Смотри: меха… – говорили они. – Вишь, стервецы, награбили… Вон у того то сзади, на телеге… Ведь это – с иконы, ей богу!.. Это немцы, должно быть. И наш мужик, ей богу!.. Ах, подлецы!.. Вишь, навьючился то, насилу идет! Вот те на, дрожки – и те захватили!.. Вишь, уселся на сундуках то. Батюшки!.. Подрались!..
– Так его по морде то, по морде! Этак до вечера не дождешься. Гляди, глядите… а это, верно, самого Наполеона. Видишь, лошади то какие! в вензелях с короной. Это дом складной. Уронил мешок, не видит. Опять подрались… Женщина с ребеночком, и недурна. Да, как же, так тебя и пропустят… Смотри, и конца нет. Девки русские, ей богу, девки! В колясках ведь как покойно уселись!
Опять волна общего любопытства, как и около церкви в Хамовниках, надвинула всех пленных к дороге, и Пьер благодаря своему росту через головы других увидал то, что так привлекло любопытство пленных. В трех колясках, замешавшихся между зарядными ящиками, ехали, тесно сидя друг на друге, разряженные, в ярких цветах, нарумяненные, что то кричащие пискливыми голосами женщины.
С той минуты как Пьер сознал появление таинственной силы, ничто не казалось ему странно или страшно: ни труп, вымазанный для забавы сажей, ни эти женщины, спешившие куда то, ни пожарища Москвы. Все, что видел теперь Пьер, не производило на него почти никакого впечатления – как будто душа его, готовясь к трудной борьбе, отказывалась принимать впечатления, которые могли ослабить ее.
Поезд женщин проехал. За ним тянулись опять телеги, солдаты, фуры, солдаты, палубы, кареты, солдаты, ящики, солдаты, изредка женщины.
Пьер не видал людей отдельно, а видел движение их.
Все эти люди, лошади как будто гнались какой то невидимою силою. Все они, в продолжение часа, во время которого их наблюдал Пьер, выплывали из разных улиц с одним и тем же желанием скорее пройти; все они одинаково, сталкиваясь с другими, начинали сердиться, драться; оскаливались белые зубы, хмурились брови, перебрасывались все одни и те же ругательства, и на всех лицах было одно и то же молодечески решительное и жестоко холодное выражение, которое поутру поразило Пьера при звуке барабана на лице капрала.
Уже перед вечером конвойный начальник собрал свою команду и с криком и спорами втеснился в обозы, и пленные, окруженные со всех сторон, вышли на Калужскую дорогу.
Шли очень скоро, не отдыхая, и остановились только, когда уже солнце стало садиться. Обозы надвинулись одни на других, и люди стали готовиться к ночлегу. Все казались сердиты и недовольны. Долго с разных сторон слышались ругательства, злобные крики и драки. Карета, ехавшая сзади конвойных, надвинулась на повозку конвойных и пробила ее дышлом. Несколько солдат с разных сторон сбежались к повозке; одни били по головам лошадей, запряженных в карете, сворачивая их, другие дрались между собой, и Пьер видел, что одного немца тяжело ранили тесаком в голову.
Казалось, все эти люди испытывали теперь, когда остановились посреди поля в холодных сумерках осеннего вечера, одно и то же чувство неприятного пробуждения от охватившей всех при выходе поспешности и стремительного куда то движения. Остановившись, все как будто поняли, что неизвестно еще, куда идут, и что на этом движении много будет тяжелого и трудного.
С пленными на этом привале конвойные обращались еще хуже, чем при выступлении. На этом привале в первый раз мясная пища пленных была выдана кониною.
От офицеров до последнего солдата было заметно в каждом как будто личное озлобление против каждого из пленных, так неожиданно заменившее прежде дружелюбные отношения.
Озлобление это еще более усилилось, когда при пересчитывании пленных оказалось, что во время суеты, выходя из Москвы, один русский солдат, притворявшийся больным от живота, – бежал. Пьер видел, как француз избил русского солдата за то, что тот отошел далеко от дороги, и слышал, как капитан, его приятель, выговаривал унтер офицеру за побег русского солдата и угрожал ему судом. На отговорку унтер офицера о том, что солдат был болен и не мог идти, офицер сказал, что велено пристреливать тех, кто будет отставать. Пьер чувствовал, что та роковая сила, которая смяла его во время казни и которая была незаметна во время плена, теперь опять овладела его существованием. Ему было страшно; но он чувствовал, как по мере усилий, которые делала роковая сила, чтобы раздавить его, в душе его вырастала и крепла независимая от нее сила жизни.
Пьер поужинал похлебкою из ржаной муки с лошадиным мясом и поговорил с товарищами.
Ни Пьер и никто из товарищей его не говорили ни о том, что они видели в Москве, ни о грубости обращения французов, ни о том распоряжении пристреливать, которое было объявлено им: все были, как бы в отпор ухудшающемуся положению, особенно оживлены и веселы. Говорили о личных воспоминаниях, о смешных сценах, виденных во время похода, и заминали разговоры о настоящем положении.
Солнце давно село. Яркие звезды зажглись кое где по небу; красное, подобное пожару, зарево встающего полного месяца разлилось по краю неба, и огромный красный шар удивительно колебался в сероватой мгле. Становилось светло. Вечер уже кончился, но ночь еще не начиналась. Пьер встал от своих новых товарищей и пошел между костров на другую сторону дороги, где, ему сказали, стояли пленные солдаты. Ему хотелось поговорить с ними. На дороге французский часовой остановил его и велел воротиться.
Пьер вернулся, но не к костру, к товарищам, а к отпряженной повозке, у которой никого не было. Он, поджав ноги и опустив голову, сел на холодную землю у колеса повозки и долго неподвижно сидел, думая. Прошло более часа. Никто не тревожил Пьера. Вдруг он захохотал своим толстым, добродушным смехом так громко, что с разных сторон с удивлением оглянулись люди на этот странный, очевидно, одинокий смех.
– Ха, ха, ха! – смеялся Пьер. И он проговорил вслух сам с собою: – Не пустил меня солдат. Поймали меня, заперли меня. В плену держат меня. Кого меня? Меня! Меня – мою бессмертную душу! Ха, ха, ха!.. Ха, ха, ха!.. – смеялся он с выступившими на глаза слезами.