Перед тем как металл нагрелся до температуры сварки, но еще не стал отбрасывать искры, его нужно посыпать флюсом и прибавить дутье. Когда концы свариваемых деталей покроются ровным слоем слизи, можно проверить их острозаточенным металлическим прутом: если конец прута вязнет, значит металл достаточно нагрелся. Концы снова посыпают флюсом, не давая металлу отбрасывать искры, и увеличивают дутье, дав концам металла равномерно прогреться до сварочного жара. Затем заготовку вынимают на наковальню и легким ударом о стул наковальни отбивают окалину.
82. Изготовление листа без нижника
Такие операции, как подача из горна на наковальню и сварка, должны производиться возможно быстрее, чтобы процесс соединения происходил при наивысших температурах, и поэтому ковку часто делают в две-три руки быстро чередующимися ударами.
Частота ударов при сварке должна быть такой, чтобы кузнец успел, переворачивая изделие, нанести достаточное их число до того, как вследствие понижения температуры способность металла к свариванию не будет потеряна.
Весьма существенно, чтобы нагрев металла до сварочных температур был локальным (местным), т. е. только той части, которую проковывают в процессе сварки, иначе рост кристаллов в смежных областях снизит качество ковки. Этот дефект выправляют осадкой концов металла, которая позволяет проковать не только в месте шва, но и в зоне нагрева.
83. Подготовка концов поковок под сварку: а — внахлестку; б — врас-щеп (в замок); в — встык; г — с клепкой; д — впритык; е — вразруб
Пайка латунью
Пайка не относится к кузнечным операциям, так как эта операция не связана с наковальней. Это — средство соединения деталей или декоративных элементов, изготовленных методом свободной ковки.
Русскими мастерами эта операция применялась очень широко. Этим методом были изготовлены изделия, отличающиеся высоким мастерством и большими художественными достоинствами.
Пайка латунью позволяет соединять небольшие детали. По технологии она аналогична пайке филиграни в ювелирном деле.
На рис. 84 изображена сечка. Декоративные элементы, идущие вдоль стержня, к которому крепится ручка, припаяны латунью.
При изготовлении некоторых изделий пайка является решающей операцией. Например, при ковке ключей к большим секирным замкам и т. п.
84. Кованая сечка (XVIII в.)
При изготовлении изделия делается эскиз изделия в натуральную величину. В эскизе предусматриваются места соединения элементов с учетом технологической возможности их изготовления. Для изделий, подлежащих пайке латунью, употребляется сталь с низким содержанием углерода (полоса или квадрат). Материал круглого сечения не идет для этих целей, так как детали из этого материала имеют малую плоскость соприкосновения. Металл нагревают, и на шпераках изготовляют по шаблону элементы. Подгонка элементов друг к другу и к основному стержню должна производиться с большой тщательностью. Для этих целей используется слесарный инструмент: ножовка по металлу, различные напильники.
Все детали собирают и крепят к основному изделию с помощью стальной проволоки (биндра). Поскольку при пайке латунью флюсом служит бура, то перед закладкой в горн изделие посыпают смоченной бурой, чтобы бура пристала к изделию. Затем изделие закладывают в горн. Закладка должна производиться осторожно. Нельзя самим изделием раздвигать угли. Кочергой в горне подготавливают подстилку из угля, так, чтобы между горновым отверстием и изделием его должно быть достаточно. С боков подгребают уголь (при этом не допускают, чтобы комочки угля попали на изделие — это может привести к сдвигу элементов) и включают дутье. Дутье должно быть слабое. Это необходимо для того, чтобы разные по массе и величине детали могли равномерно прогреться и флюс равномерно растекся.
При пайке простых изделий с малым числом соединений можно пользоваться прутком латуни. Когда металл нагреется до красного каления, концом латуни касаются мест соединения. Плавка латуни сопровождается зеленым цветом пламени горна. В это время ни в коем случае нельзя изделие передвигать. Нужно выключить горн и дать остыть изделию. После пайки изделие очищают от флюса металлическими щетками или отбеливают в слабых растворах серной кислоты.
Изделия большой сложности, как, например, сечку, паяют на металлическом листе (или полосе), на котором их собирают, связывая биндрой, затем посыпают бурой. В местах соединения раскладывают припой (кусочки латуни) и производят пайку. Вместо кусочков латуни удобно пользоваться опилками латуни, которые должны быть чистыми, без примесей. Для очистки латунных опилок достаточно провести над ними магнит, чтобы удалить железные включения.
При изготовлении более мелких изделий с тонким сечением элементов используют глину с небольшим добавлением соли. Изделие собирают и, как в первых двух случаях, скрепляют проволокой, но не стальной, а латунной. Мокрое изделие посыпают бурой, замазывают глиной с солью и помещают в горн. В этом случае дутье также должно быть слабым, чтобы равномерно высушить и прогреть глину. Когда глина высохнет, можно постепенно увеличивать дутье до тех пор, пока в мелких трещинах глины не появится расплавленная латунь. Пока глина была сырая, латунная проволока исполняла роль биндра. Когда глина высохла и сама стала скреплять элементы, проволока расплавилась и выполнила роль припоя.
После того как припой расплавился, нужно выключить горн. Через некоторое время изделие с глиной можно опустить в воду для того, чтобы глина отпала. После пайки изделие очищают от флюса и обрабатывают напильником.
После пайки неровности обрабатывают напильником и оксидируют.
§ 6. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (ЗАКАЛКА И ОТПУСК)
Назначение закалки заключается в том, чтобы придать изделию высокую твердость и прочность. Однако при закалке с повышением твердости сталь становится более хрупкой.
Для закалки изделия нагревают до высокой температуры, а затем быстро охлаждают в специальных охлаждающих средах. В зависимости от режима закалки одна и та же сталь получает различные структуры и свойства. Для получения наилучших результатов изделие равномерно нагревают до температуры 740 — 850°С и затем быстро охлаждают до 400 — 450°С. Скорость охлаждения должна быть не менее 150°С в секунду, т. е. охлаждение должно произойти в течение всего 2 — 3 с. Дальнейшее охлаждение, ниже 300°С, может протекать при любой скорости, так как полученная при закалке структура достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния.
В качестве охлаждающих сред чаще всего употребляются вода и трансформаторное масло. Скорость охлаждения в воде больше, чем в масле. При температуре воды 18°С скорость охлаждения достигает 600°С в секунду, а в масле — до 150°С в секунду.
Для придания изделию большей твердости закалку производят в проточной воде. При охлаждении горячей поковки в стоячей воде между водой и поковкой возникает слой пара, который изолирует нагретую поковку от охлаждающей среды. Поэтому во избежание этого пользуются проточной водой.
Иногда для повышения закаливающей способности в воду добавляют поваренную соль (до 10%) или серную кислоту (до 10-12%).
Нагрев изделия выше критической точки придает металлу крупнозернистое строение, а это приводит к нежелательным последствиям: короблению, деформации и появлению трещин. К этому же приводит и быстрое охлаждение.
При закалке инструментов применяются закалочные печи, которые делятся на камерные, или пламенные, где изделие нагревается открытым пламенем; электрические муфельные; печи-ванны, представляющие собой тигли, наполненные расплавами солей, например хлористым барием.
Нагревание в ваннах наиболее удобно, вследствие того что температура ванны всегда постоянная и закаливаемый инструмент не может нагреться выше этой температуры. Кроме того, нагрев в жидких средах идет в два раза быстрее, чем в воздушной среде, а в расплавленном металле — в четыре раза быстрее. Например, для закалки мелких стальных изделий используют расплавленный свинец. Мелкие заготовки погружают в ванны и сверху кладут древесный уголь, который при горении на поверхности свинца создает восстановительное пламя — свинец не окисляется. Чтобы свинец не оседал на стальных изделиях, их смазывают мучным клейстером с поваренной солью.
В табл. 14 приведены составы закалочных солевых ванн.
Таблица 14
Состав солевой, нагревающей среды (массовая доля, %)
Температура плавления, °С
