чем присыпают металл при ковке
Чем посыпают металл при ковке?
Производство кованых изделий сопряжено с появлением окалины. Металл можно пережечь, а вещь безвозвратно испортить. Надежный способ не допустить этого — воспользоваться специальным порошком — флюсом.
Использование сыпучей смеси является обязательным, если температура превышает 950 °C. В этой статье подробнее разберемся с тем, чем посыпают металл при ковке, как это делают и для чего это нужно.
Ковка — что такое и зачем нужно
Разбираясь, чем посыпают ковкий металл, нельзя пропустить сам процесс ковки. Что это такое и для чего нужно?
История ковки насчитывает несколько тысяч лет. Долгое время этот способ был единственным, пригодным для соединения металлических деталей. Сегодня ситуация изменилась, однако ковка продолжает сохранять свою популярность. Ее используют:
Этот способ требует много времени и сил, а его результат зависит от навыков мастера. Именно поэтому ковка перестала носить массовый характер, однако стала более ценной и дорогой. Качественно выполненная работа имеет высокую ценность.
Ковку можно разделить на несколько основных шагов:
1. Очищение
Перед работой поверхности обрабатываются. С них удаляются оксидные пленки и иные загрязнения. Это повышает прочность соединения.
2. Нагрев
В большинстве случаев используют обычный каменный уголь. Как только топливо разгорается, ковкий металл отправляют в печь. Необходимая температура зависит от самого материала. Например, для стали У7 характерно содержание углерода в повышенном количестве. Для работы ей требуется температура 1150 °С.
3. Применение флюса
Высокая температура способствует образованию окалины. Это, в свою очередь, может привести к пережогу ковкого металла. Чтобы не допустить этого, необходим флюс. Этот порошок применяется во время нагрева заготовки, от 950 до 1050 °С. Подробнее мы поговорим о флюсе ниже. Сейчас же заметим, что толстый слой порошка затрудняет работу. Именно поэтому нужно следить за тем, чтобы он был тонким. Посыпать необходимо на большом расстоянии от огня, чтобы порошок не расплавился во время работы. Если заготовки маленькие, то их лучше не посыпать, а макнуть в смесь. Сам состав при этом должен находиться в емкости из металла.
4. Сварка
Как только заготовки приобрели необходимый вид, их достают и очищают. Детали соединяют друг с другом. Остатки флюса выходят на поверхность шва вместе с ударами. Мастер движется от центра к краям, совершая сильные удары. Так вы избегаете пузырьков, трещин, непроваров и других дефектов. Ковка становится более прочной.
Несмотря на сложность работы, ковка пользуется большим спросом. Ее используют в автомобильной промышленности, в строительстве и во многих других сферах. Грамотный подход к ее выполнению — залог качественной, долговечной вещи.
С помощью ковки удается получить сложные, затейливые узоры, невероятные формы и многое другое. Отметим, что промышленное значение этот способ утратил. Это связано с его невысокой производительностью по сравнению с другими способами соединений.
Зачем нужен флюс
Флюсовые смеси — это то, чем посыпают металл во время ковки. Их применение можно объяснить так: во время нагрева заготовок на поверхности появляется окалина. Смесь оксидов, выступивших на поверхность, снижает качество изделия, портит его вид. Чтобы не допустить этого мастера используют флюс. Этот порошок выполняет несколько задач:
Заготовки посыпают флюсом на конкретном этапе. Делают это тогда, когда ковкий металл нагревается до 950-1050 °С. Слой должен быть умеренным. Если он слишком толстый, качество ковки заметно сократится, а время работы с нею сильно возрастет. Именно поэтому слой посыпки должен быть одинаково плотным и тонким.
Что такое флюс
Ковка появилась более 2000 лет назад. Первое время, когда не было ничего другого, металл посыпали песком перед тем, как раскалять. Это было простое, доступное средство, которое хорошо справлялось со своими функциями.
Добавим, что используется оно до сих пор. В качестве флюса выбирают речной песок с небольшими фракциями. В обязательном порядке у него не должно быть глины и других примесей.
Песок хорошо справляется со своими задачами, однако чаще его разбавляют другими компонентами. Это делает смесь еще более простой в использовании. Рассмотрим все существующие флюсы более подробно.
Все добавки популярны и по-своему востребованы. У каждой из них есть преимущества и некоторые особенности. Однако самая популярная среди них — это бура. На ней остановимся подробнее.
Что такое бура и зачем нужна
Боракс или бура — кристаллообразный порошок светлого цвета. Представляет собой неорганическое соединение, натриевую соль борной кислоты, полученную из минералов природного происхождения.
Довольно часто ковка посыпается смесями с 5-10% буры в составе. Предварительно этот компонент избавляют от влаги (с помощью прокаливания). Это условие необходимо для качественной работы, создания изделия, которое прослужит десятилетия, не утратив своего вида.
К преимуществам тетрабората натрия относят безопасность использования. Это вещество хорошо зарекомендовало себя не только при ковке, но и при производстве моющих, косметических средств, цветного стекла и другой продукции.
Бура входит в состав флюса, используемого в золотодобыче, а также в ювелирном деле, при производстве дамасской стали. Элемент, применяемый во время ковки, делят на два вида:
Как использовать порошки
Многие ковкие металлы, используемые в качестве первичного сырья, имеют высокую активность. Во время обработки на них выступает оксидная пленка. И даже если кузнец убрал ее, она может появиться повторно. Как быть в такой ситуации?
Во время работы флюс смешивается с окалиной. В результате этого образуется защитная смесь, которая не допускает появления оксидной пленки. Особую активность в этом отношении проявляет алюминий. Использование флюса во время работы с ним является обязательным.
Выбор качественного флюса важен. А вот сама температура ковки зависит от того, какой материал обрабатывается. До нагрева ковкого металла необходимо изучить условия его обработки. Кроме того, важно следить за тем, чтобы в процессе накаливания материал приобретал желтый оттенок.
Как только металл достиг нужной температуры, необходимо убрать его из кузницы. На следующем шаге происходит обработка сыпучей смесью. Это может быть обычный речной песок или песок, смешенный с бурой. Этот этап обработки максимально важный и пропускать его нельзя. Любой выбранный флюс работает в качестве восстановителя, а, следовательно, предотвращает дальнейшее окисление металлической поверхности.
За обработкой поверхностей флюсом наступает следующий шаг. Ковкий металл возвращается обратно в кузницу. Если там материал начинает искриться, это значит, что его больше не нужно раскалять, либо то, что качество смеси было недостаточно высоким. При правильном выборе флюса сама ковка станет более простой и комфортной. Готовое изделие получит высокое качество и привлекательный вид.
Область применения буры
Тетраборат натрия, он же боракс, имеет широкую область применения. Во время плавки и пайки ковких металлов он используется в качестве флюса. Кроме того, он распространен при производстве эмали, глазури, стекол и др. Этот порошок используется в фармацевтических целях, поскольку считается полностью безопасным и экологичным. Также он представляет собой природный консервант и надежное средство для дезинфекции. Другие области его применения:
Преимущества буры в кузнечном деле
Флюсовые смеси незаменимы при кузнечной ковке и пайке, а их частым компонентом выступает бура. Последняя представлена в виде порошка и активно продается на рынке. Ее основная ценность заключается в температуре плавления, доходящей до 800-900°C. Ниже рассмотрим преимущества буры в кузнечном деле. К плюсам относят:
Этот материал не вредит здоровью, при соблюдении несложных требований во время работы. За счет быстрого разжижения он ускоряет процесс ковки.
Безопасность при работе с бурой
Бура не опасна с точки зрения взрывов и пожаров. Токсичность минерала умеренная, что связано с наличием в составе борной кислоты. Частички буры могут попасть в организм через аэрозольное распыление, а также в виде пыли. Это может привести к раздражению слизистых.
Основные правила при работе с бурой:
Также не стоит забывать про средства индивидуальной защиты. Речь идет про спецодежду, специальные очки и защитные перчатки. Кроме того, главное — не раскалять материал, соблюдать температуру работы с ним.
Пример: как ковать сварной шов
Рассмотрим, как ковать сварной шов за несколько шагов:
Довольно часто можно встретить вопрос о том, существует ли альтернатива боракса. Самый старый «предшественник» — мелкодисперсный кварцевый песок. Его использовали несколько десятилетий назад, до изобретения боракса.
При какой температуре плавится бура? Как и другие материалы, боракс имеет свои собственные характеристики. Плавится он при температуре около 741 °C. При таком градусе образуется стеклянное покрытие для поверхности, которую будут сваривать. Другой вопрос — какая температура необходима для самой кузнечной сварки. Большая часть сплавов алюминия плавится при температуре 800 °C.
В этой статье мы рассмотрели, чем посыпают металл во время ковки, рассказали про буру, которая часто выступает компонентном флюса. Узнать эти сведения будет полезно тем, кто интересуется работой кузнецов. Кроме того, эти знания будут полезны для качественной кузнечной сварки разных металлов.
Чем посыпают металл при ковке
Домашние умельцы, которые собираются иметь дело с кузнечным ремеслом, и просто любопытные люди, наблюдавшие где-то процесс кузнечной сварки, часто интересуются — чем посыпают металл при ковке и зачем это нужно.
Металл посыпают флюсом, но к стоматологии он отношения не имеет. Мы расскажем, что такое флюс, каким он бывает и что дает его применение.
Флюс в кузнечном деле
Флюсы или флюсовые смеси — необходимый компонент ковки и пайки металлов.
Проблема в том, что при нагревании металлических заготовок при температуре выше начала ковки на их поверхностях образуется окалина. Нагрев необходим при работе с любыми сталями и другими металлами, причем низкоуглеродистые стали нужно нагревать до температуры белого каления (не ниже + 1350-1370°С). Стали с высоким % содержания углерода нагревают до t + 1150°С.
Флюс — то чем посыпают металл при ковке — выполняет сразу несколько полезных функций:
Посыпать флюсом заготовки нужно строго в определенный момент — когда металл нагревается до t + 950-1050°С. Если посыпать заготовки толстым слоем флюса, пострадает качество ковки и сварки, а время работы увеличится. Поэтому флюсовые смеси нужно сыпать тонким и равномерным слоем.
Что используется в качестве флюсов
Человек научился ковать металл более 2 тыс. лет назад и первое, чем посыпали металл при ковке на заре кузнечного ремесла, был песок. Его используют и сегодня. Это должен быть речной песок мелкой фракции, сухой, очищенный от глины и других примесей.
Песок — основа флюсовой смеси. Но для улучшения ее качества к песку добавляются другие компоненты:
Однако бура в кузнечном ремесле более популярна, и об этом компоненте флюсовых смесей имеет смысл рассказать подробнее.
Бура и преимущества ее использования при ковке металлов
Тетраборат натрия представляет собой кристаллический порошок белого цвета. Это неорганическое соединение, натриевая соль борной кислоты, полученная из природных минералов.
Решая, чем посыпать металл при ковке, большинство мастеров отдают предпочтение флюсовым смесям с 5-10% содержанием буры. Для удаления влаги из буры и песка флюсовую смесь предварительно прокаливают.
Важное преимущество тетрабората натрия — безопасность применения. Ведь это вещество используется не только при ковке и пайке, а при производстве бумаги, цветного стекла, глазурей, моющих средств, косметики, фармацевтических препаратов и многого другого.
Что касается металлургии, бура незаменима в составе флюса в золотодобыче, ювелирном деле и при изготовлении дамасской стали.
Существует две формы выпуска буры, которые используются при пайке и ковке.
Теперь вы знаете, чем посыпают металл при ковке, но в завершении важно знать, как это сделать правильно.
Как использовать флюсовые смеси
Понятно, что при соединении любых металлических заготовок их поверхности должны быть тщательно зачищены от загрязнений с помощью наждачной бумаги или стальной щетки.
Далее нужно действовать следующим образом:
Для создания прочного соединения проковать необходимо еще и прилежащие к месту сварки участки. Наносить удары нужно от центра соединения к краям. Это гарантирует монолитность соединения и отсутствие непрокованных областей.
Зная, чем посыпают металл в процессе ковки, можно качественно выполнить кузнечную сварку различных металлических элементов. При работе с кузнечным инструментом и бурой важно соблюдать меры безопасности, используя специальные средства индивидуальной защиты.
Бура бурой, а ковка по расписанию
При нагревании она превращается в стеклообразную застывшую смесь, из которой выходит великолепная защита рабочего участка. В дополнение к этому порошок из буры отлично растворяется в воде. Все технические характеристики описаны в отдельном нормативе ГОСТе 8429-77 под названием «Бура техническая».
О тетраборате и декагидрате
У буры есть серьезнейшее научное название, потому что это не что иное как соединение слабой кислоты с сильным основанием. Название с первого раза запомнить трудно: декагидрат тетрабората натрия.
Эта смесь, которую гремучей никак не назовешь, входит в состав всех эффективных флюсов и шлаковых смесей при кузнечной ковке или пайки сложных и капризных металлов типа меди, ее сплавов, чугуна, стали.
Флюс для кузнечной сварки – особая технологическая заслуга буры, о которой нужно рассказать отдельно.
Ковка или кузнечная сварка с бурой
Процесс ковки отличается сильным нагревом заготовок – это важные технологические нюансы. В результате такого нагревания на поверхностях свариваемых металлических деталей образуется значительный слой окалины вплоть до их пережигания.
Вот здесь и выступает бура в роли спасителя: металлические поверхности засыпают слоем смеси из песка и буры – получается великолепный флюс.
Чтобы разобраться и оценить по достоинству метод с использованием флюса из буры, нужно понять сам процесс. Кузнечная сварка – это смешанный физический метод воздействия на металлы для их соединения.
Суть его – механическое воздействие в виде ударов кузнечного молота в сочетании нагревания для повышения пластичности металла.
Кузнечная сварка применяется для сварки стальных сплавов с по возможности низкой долей углерода — на уровне 0,3%. Высокоуглеродистые стали не годятся для ковки, для этого у них слишком низкая свариваемость при таком методе.
Обязательное требование перед процессом – тщательное удаление с поверхностей заготовок любых загрязнений и оксидных пленок.
Нужно заметить, что кузнечная сварка в принципе не дает крепкого металлические соединения, это далеко не самый надежный способ ковки. К тому же при его использовании не обойтись без профессионализма кузнеца – без этого ничего не получится.
Поэтому он практически не используется в промышленных целях и на заводах. А вот если дело касается ремонтных работ в полевых и неблагоприятных условиях, этот метод применяется довольно часто.
Хорошенько греем
Нагревание деталей идет в печах или горнах. Количество топлива должно быть точно рассчитано – не больше и не меньше. Лучшее топливо для ковки – древесный уголь и кокс. Но на практике чаще применяется обычный каменный уголь.
Металлические детали загружаются в горн только после полного прогорания угля, чтобы из него удалилась сера, присутствие которой плохо сказывается на качестве соединения.
Температура нагревания деталей должна быть выше, чем уровень, при котором начинается ковка. Уровень температуры нагрева в цифрах зависит от процента углерода в стали: чем ниже его содержание в сплаве, тем выше нужно поднимать температуру нагрева для плавления.
Для низкоуглеродистой стали нагрев должен быть не ниже 1350 — 1370°С, отличительный признак – сияющий белый цвет металла. Если сталь содержит высокую долю углерода, достаточно нагрева около 1150°С, цвет тогда будет иметь желтый оттенок.
Флюс для кузнечной сварки добавляется для защиты. Все дело в обильном образовании окалины вследствие нагревания. Флюсовые смеси предохраняют от этого. Флюс для кузнечной сварки засыпают в точно обозначенный момент – когда уровень нагрева будет находиться между 950°С и 1050°С.
Основа смеси – мелкий чистый речной песок с добавкой 10% буры после хорошей прокалки. Бура в песке работает на хорошее образование шлака и легкую очистку металла от примесей в дальнейшем.
Толщина слоя имеет значение: если он будет слишком толстым, прогрев деталей снизит скорость и качество. Поэтому флюс для кузнечной сварки засыпают равномерным и тонким слоем. Добавка буры в флюсовую смесь особенно важна и необходима, если используется уголь низкого качества.
Из флюсовой смеси формируется шлак, который может стечь с металлической заготовки, что весьма нежелательно. Для предупреждения этого на заготовки подсыпают дополнительные порции песка – осторожно и в умеренных количествах.
Отличным партнером буры выступают железные опилки мягкой консистенции или ферромарганец. Опилки способны к поглощению углерода с поверхности металла в условиях высокой температуры, тем самым значительно повышая качество процесса сварки.
Если нужно сварить детали из разных металлов или марок стали, то первым делом разогревают металл с меньшей долей углерода из-за более высокой температуры плавления. И только затем начинают работать со второй деталью, металл которой содержит более высокий процент углерода.
Безопасность и правила хранения буры
Особой опасности с точки зрения взрывов или пожаров бура для ковки не представляет. Умеренная степень токсичности наблюдается из-за содержания борной кислоты. В организм бура может попасть через дыхательные пути в виде пыли или аэрозольного распыления, в результате чего слизистые могут быть раздражены.
В больших количествах бура может вызвать отравление. Поэтому во время работы с использованием буры не рекомендуется пить, курить или принимать пищу. Индивидуальная защита не представляет из себя ничего необычного: это спецодежда, очки защитного типа, рабочие перчатки и т.д.
Хранить буру нужно в закрытых помещениях и обязательно в упаковках – никакой россыпи. Обычно хранение производится в специальных контейнерах, которые должны стоять на твердом покрытии. Срок хранения буры – всего полгода, что нужно учитывать при планировании закупок и использования.
Бура для кузнечной сварки своими руками
Кузнечная сварка металла — один из старейших способов получения неразъемного соединения. При этом, с помощью такого примитивного метода можно соединять самые разнообразные металлы, в том числе нержавейку. Но учитывайте, что сварной шов получается недостаточно прочным, и эта работа считается очень трудоемкой. Однако, есть у кузнечной сварки и свои преимущества.
В этой статье мы кратко расскажем, в чем суть кузнечной сварки и какие особенности нужно учесть, чтобы соблюдать технологию.
Общая информация
Кузнечная сварка (она же сварка ковкой) — метод соединения металлов, суть которого заключается в формирование сварного шва с применением кузнечных инструментов. Металл доводят до пластичного состояния и бьют по нему кузнечным ударным инструментом. До изобретения РДС такой способ сварки применялся повсеместно. Но сейчас кузнечная сварка применяется только для соединения деталей из низкоуглеродистой стали.
Чтобы получить качественный шов нужно тщательно очистить металл. Загрязнения и коррозия не должны препятствовать формированию шва во время ковки. Но нужно понимать, что кузнечная сварка — это трудоемкая и малопроизводительная работа. К тому же, шов получается не таким уж прочным, как хотелось. По этой причине сварка ковкой не применяется на производствах, а остается уделом частных мастерских. Тем не менее, с помощью такой незамысловатой технологии можно своими руками выполнить несложный ремонт в полевых условиях.
Какие ГОСТы регламентируют
До 2009 года кузнечная сварка регламентировалась документом ГОСТ 2601-84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий».
В этой версии документа кузнечная сварка определяется, как «печная сварка, при которой осадка выполняется ударами молота». ГОСТ был введен в действие от 29.02.84. В октябре 1996 года вышло переиздание с изменениями. Документ утратил силу с 01.07.2010г.
Действующие
Разновидности сварки сейчас регламентируют:
Технология
Технология кузнечной сварки проста, но в то же время очень трудоемкая. Она требует от кузнеца железного терпения, поскольку на выполнение одного этапа уходит много времени и физических сил. Но если вы все сделаете правильно, то в конечном итоге получите отличный результат. Далее мы расскажем вам все о технологии сварки ковкой.
Нагрев
Все начинается с предварительного нагрева деталей. Нагрев осуществляется в специальных печах или горнах. Важно, чтобы пламя не имело окислительных свойств и в очаге не должно быть лишнего топлива или жидкости для розжига. В качестве топлива рекомендуем использовать древесный уголь. Он хорошо зарекомендовал себя, поскольку не содержит в своем составе серу. А избыток серы приводит к ухудшению качества готового шва.
Также применяется каменный уголь, но в нем может присутствовать до 1% серы. Следите, чтобы фракции угля были более-менее одного размера. Сам уголь должен быть просеянным и некрупным.
Сначала в печь загружается уголь. Он должен хорошо прогореть, чтобы небольшой процент серы испарился. Затем нужно нагреть концы деталей, которые затем будут стыковаться. Средняя температура нагрева — от 1300 до 1400 градусов по Цельсию. Если сталь низкоуглеродистая, то при воздействии такой температуры она приобретет белый цвет. Если у металла, из которого сделана деталь, высокое содержание углерода, то не стоит превышать температуру нагрева более 1200 градусов. Металл должен сменить цвет на белый с желтым.
Такие высокие температуры используются только для нагрева, во время ковки температура понижается. Поэтому учитывайте, что при есть вероятность перегрева металла и образования окалины. Чтобы этого избежать можно использовать флюс для кузнечной сварки. Флюс наносят прямо на деталь, но не предварительно, а прямо во время нагрева. Можно купить специальный флюс в магазине, а можно использовать вымытый и просеянный речной песок.
Не нужно насыпать толстый слой флюса, иначе металл просто не прогреется и образуется много шлака. Посыпайте флюс тонким слоем. Можете смешать речной песок с бурой, тогда примесей при ковке будет меньше. Но не стоит применять буру, если у вас качественный очищенный уголь. Это не принесет должного результата. А вот если уголь плохой и способствует образованию шлака, то бура может помочь. Кстати, если буры у вас нет, то можете использовать обычную поваренную соль.
Есть еще одна хитрость касаемо флюсов. Если деталь небольшого размера, то флюс можно не использовать. Нагрейте заготовку, а затем быстрым движением переместите ее в песок. Сам песок нужно предварительно насыпать в металлический ящик, который следует поставить на горн. Песок немного нагреется и разность температур будет не такой большой.
Также учитывайте, что при использовании песка все равно будет образовываться шлак. Он будет стекать с детали вместе с песком, так что подсыпайте песок по мере необходимости. Обычно требует насыпать песок два-три раза за весь нагрев. В это время необязательно вынимать деталь из огня.
Еще можно смешать флюс с железными опилками, если в металле содержится много углерода. Также можно использовать ферромарганец. Такие смеси способствуют улучшению качества шва, поскольку поглощают избыток углерода.
Виды и функции сварочных флюсов
При проведении термической и механической сварки качественное соединение металлов часто обеспечивают сварочными флюсами. Применяют их издавна.
Состав, внешний вид, возможности постоянно совершенствуются по мере появления новой научно-технической информации. Существует много разновидностей материалов для флюсовой сварки. Имея представление обо всех, можно грамотно выбрать состав для конкретной ситуации.
Классификация
Флюсы – большая группа многофункциональных смесей. Они отличаются по ряду признаков, которые положены в основу классификации. Классы носят условный характер.
По методу получения композиции подразделяют на смеси, полученные сплавлением, механическим перемешиванием и склеиванием. Последние составы называют керамическими.
Сварочные флюсы бывают прозрачными, похожими на стекло, и пористыми непрозрачными, похожими не пемзу. По вполне понятным причинам плотность пористого состава меньше, чем стекловидного. Плавление проводят в печах при температуре, достигающей 1500 °C.
Сплавлению подвергают неорганические вещества и их смеси. Чаще других используют:
Расплавы выливают в раствор. После застывания такой сварочный флюс образует гранулы. Гидрофильные вещества, склонные поглощать воду, гранулируют по отдельной технологической схеме сухими.
Склеенные сварочные флюсы, подобные керамике, используются широко, гораздо чаще, чем механические порошки. Керамика не реагирует на остатки ржавчины, окалины в рабочей зоне, присутствие там следов воды. Если керамическую смесь добавить к стекловидной, можно получить идеальный шов даже на неочищенном металле.
Флюсы имеют различную химическую природу. Они состоят из оксидов, солей, смеси оксидов с солями.
Предназначение для различных металлов и сплавов
Флюс для сварки стали низкой степени легирования относится к оксидным. В зависимости от марки он содержит от 5 % до 35 % оксида кремния (кремнезема).
Второй компонент с фиксированной массовой долей – оксида марганца. Его содержание варьируется от 1 % до 30 %. На практике используют разные комбинации.
Если в сварочном флюсе содержание оксида марганца невелико, то берут сварочную проволоку с большим содержанием марганца. При большом содержании оксида марганца во флюсе, используют проволоку без легирующих компонентов.
Флюс для активных металлов состоит из смеси галогенидов: фторидов, хлоридов кальция, натрия, бария, других щелочных и щелочноземельных элементов.
Для сталей высокой степени легирования применяют сварочные флюсы смешанного типа. В их состав входят соли и оксиды. Массовая доля кремнезема может составлять 15 %, оксида марганца – от 1 % до 9 %, а фторида кальция – до 30 %.
Активность
Важной характеристикой флюсовых композитов является условная единица Аф – активность сварочного флюса. Ее значения укладываются в диапазон от 1 до 10. Чем выше цифра, тем большую активность проявляет добавка. Флюсы с высокой активностью характеризуются величиной показателя от 0,6 до 1.
При взаимодействии компонентов флюса со шлаком происходит химическое вытеснение одних элементов другими, механическое перемешивание либо два процесса одновременно.
Интенсивность внедрения флюса в сварочную зону зависит от режима сварки и активности флюса. При умелом сочетании параметров, правильном подборе всех материалов выполняется поставленная задача.
Функции флюсовых добавок
Большинство металлов обладают высокой активностью, поэтому покрыты сверху слоем оксидов. Содержания в воздухе кислорода (21 %) вполне хватает для реакции окисления.
При работе с металлами в место контакта неизбежно попадает оксидная пленка. Даже если накануне вы ее сняли каким-либо методом, то она очень быстро образуется заново.
Особенно легко окислительные реакции происходят на алюминиевых поверхностях. Сваривать их обычными методами практически невозможно. Нужно обязательно использовать флюсы, инертную газовую среду.
Оксиды, попадая в сварочную ванну, нарушают процесс формирования шва. Компоненты флюса могут предотвратить контакт металла с кислородом, убрать слой продуктов окисления. Образующееся облако газов уменьшает расход электрода, предотвращает разбрызгивание сварочной массы.
Для качественной сварки нужна постоянная дуга. Газы, образующиеся из флюсов, стабилизируют процесс горения дуги.
Сварочный шов формируется в нормальных условиях без дефектов. Компоненты флюсов взаимодействуют с расплавом металлов, улучшая свойства и внешнюю поверхность соединения.
Выбор флюса обусловлен составом металла, условиями сварки в каждой производственной ситуации.
Для газовой сварки
Некоторые марки тонколистовой стали, инструментальные стальные сплавы, цветные металлы сваривают в атмосфере газов. Сварочные флюсы в виде паст, порошков или газа при этом процессе вносят:
Газообразные флюсы для газовой сварки (например БМ-1) подают в рабочую зону определенными порциями с помощью расходомера. Пастообразные добавки наносят на место соединения. Порошки в окружении газов использовать сложнее. Их равномерно вносят в расплав, не допуская раздувания потоком газа.
Для автоматической сварки
С помощь автоматического оборудования сваривают множество металлов. Подбирают соответствующие электроды, выставляют режим, выбирают сварочные флюсы и припой.
Флюсовую добавку размещают на рабочей поверхности слоем толщиной до 80 мм, шириной до 100 мм. Расплавленная масса состоит наполовину из металла, а остальная часть представлена флюсом. Лишний флюс автоматически отсасывается и затем используется повторно. Обычно используют силикатную добавку в смеси с оксидами кальция, магния, алюминия.
Хорошо зарекомендовал себя флюс сварочный с маркировкой АН 348а. Он способствует стабилизации дуги и уменьшению выделения токсичных газообразных продуктов.
Флюсы серии АН имеют высокие показатели электропроводности, благодаря присутствию в них окисла титана. Аббревиатура АН говорит о том, что состав был разработан в институте Академии наук. Существует маркировка, основанная химическом составе флюсов, но на практике ее используют редко.
При ковке
Самый древний вид сварки – это ковка. Называть этот процесс сваркой можно с натяжкой. Тем не менее, термин «кузнечная сварка» подразумевает именно соединение двух металлов ковкой. Выполняют ее вручную или с помощью оборудования. Ковке обычно подвергают виды стальных сплавов с низким содержанием углерода.
Флюс для кузнечной сварки практически всегда в качестве основы содержит железосинеродистый калий. Массовая доля его различна, варьируется от 1 весовой части до 27 весовых частей.
Остальными компонентами могут быть бура, борная кислота, хлорид натрия. Смесь перед ковкой насыпают на металлическую заготовку, доведенную до температуры 1000 °C.
Флюс вместе с окалиной превращается в жидкую массу шлака, обволакивает рабочую зону, предохраняет ее от дальнейшего окисления.
Грамотный выбор флюса, режима проведения сварки гарантирует образование качественного сварочного шва.
Основы кузнечной и художественной сварки
Кузнечной сваркой принято называть технологический процесс создания прочного соединения частей металла при термическом нагреве под воздействием давления.
Кузнечная сварка является одним из древнейших способов неразрывного соединения металлов. Кузнечную или горновую сварку человечество применяло на протяжении почти трех тысяч лет как единственную для изготовления различных изделий из железа, пока не научилось его расплавлять, освоив еще и литейную сварку. А вот с развитием технологического прогресса появились другие эффективные способы соединения металлов между собой, поэтому сварка ковкой практически перестала применяться в промышленном производстве.
Дамасский нож: особенности изделия
Дамасская сталь отличается рядом свойств, которые присущи только данному металлу. Ножи из этого материала обладают самыми высокими режущими качествами, огромной прочностью, превосходя аналоги в несколько раз. Оригинальной является и поверхность изделия – она визуально неоднородная за счет узоров, которые образуются в ходе изготовления.
Существует два типа дамасской стали, которые идут на создание ножей:
У изделий из дамасской стали есть плюсы, и минусы тоже имеются. За ними нужно правильно ухаживать: из-за присутствия углеродистой стали в составе на поверхности может появиться ржавчина. Избежать такой неприятности помогут простейшие предупредительные меры.
Что такое кузнечная сварка
Кузнечной сваркой принято называть технологический процесс создания прочного соединения частей металла при термическом нагреве под воздействием внешнего давления. То есть части железных заготовок в месте будущей сварки нагревают до высоких температур, добиваясь тестообразного состояния поверхности. Затем создают давление ударами молота по лежащей на наковальне заготовке, чем и добиваются создания прочного неразъемного соединения.
Технологически кузнечная сварка включает следующие отдельные операции:
Одним из важнейших условий успешной кузнечной сварки является температура. Ее необходимо улавливать по тону расцветки поверхности каления. Так, для железа температура в 1300⁰ C имеет ярко-желтую расцветку поверхности, а при достижении 1400⁰ C металл начинает светиться ярко-белым оттенком. Сразу по достижению необходимой температуры надо производить сварку ковкой, так как передержка будет приводить к пережогу металла и образованию большего слоя окалины.
Способы кузнечной сварки
Единственным обязательным условием при таких способах сварки является необходимость выполнения торцов заготовок в виде выпуклой формы и со значительными утолщениями на концах. Это обусловлено тем, что во время проведения кузнечной сварки (а именно — при термическом нагреве) активно образуется шлаковая пленка на свариваемой поверхности и для того, чтобы частицы шлака выдавливались наружу в процессе ковки заготовок и нужна выпуклость поверхности. А вот утолщенные свариваемые концы заготовок, прежде всего, нужны для самой технологии процесса и позволяют после ковки места сварки привести форму сечения заготовки к заданным размерам.
Более технологически сложными являются способы:
В первом случае концы полос подготавливают специально, оттягивая и разрубая так, чтобы их перед сваркой можно было соединить с перекрытием, а затем, после нагрева до нужной температуры, с помощью ковки с обоих сторон сваривают.
Во втором случае, в ходе подготовки места будущей сварки выполняют в виде углов в 30 или 40 градусов и той же угловой формы изготавливают дополнительные детали для вставок, которые и называют шашками. Далее, всю конструкцию доводят до сварочной температуры и с помощью молота и наковальни придают соединению прочность и нужную форму.
Дамасская сталь – многовековые секреты создания высококачественной стали
К необычным и оригинальным металлическим сплавам относится дамасская сталь, вокруг которой до сих пор немало интересных мифов, легенд и версий.
Несмотря на то, что история происхождения такого металла насчитывает несколько тысячелетий, его технология в настоящее время доступна и довольно распространена среди мастеров кузнечного дела.
Нет ничего сверхъестественного в процессе создания дамасской стали, однако, есть целый ряд нюансов, от которых зависят преимущества, уникальность и высокое качество дамасской стали.
Производство дамасской стали мало чем отличается от создания других металлов. Сам по себе этот материал – разновидность металла, в составе которого преобладает железо и имеется совсем небольшой процент углерода (около 2%). Такой материал можно получить даже в самых типичных кузницах при наличии необходимого сырья.
Уникальные же особенности материала начинаются с определенной последовательности процесса. Технология дамасской стали уникальна и предусматривает соблюдение нескольких этапов перековки, обеспечивающих готовым изделиям невероятную твердость, прочность, исключительные режущие качества, долговечность и эксклюзивные узоры на поверхности.
Декоративность, неоднородность и привлекательность структуры такой стали обеспечивают ей эксклюзивность. Именно благодаря этому свойству сплав широко используется при изготовлении самых разнообразных вещей.
Сферы применения
А также такой способ сварки используют в кузницах для производства разного рода составного инструмента, к примеру, топоров, плугов и другого сельскохозяйственного инвентаря.
Промышленное применение кузнечной сварки постепенно утрачивает свои позиции. Это связано с рядом существенных недостатков. Таких, как:
Хотя все-таки остались области промышленности, где кузнечная сварка остается востребованной. К примеру, для производства стальных водопроводных труб с небольшим до 100 мм в диаметре. Для этого полосовую сталь нагревают в термических печах и прокатывают через свертыши, а в конце процесса протаскивают через специальные волочильные оправки с большой скоростью, за счет чего и происходит сварка давлением продольного шва трубы.
Используют промышленную технологию кузнечной сварки для получения многослойной структуры стали, для изготовления биметаллических пластин путем совместного проката разогретых заготовок через вальцы или прессования в вакуумных термических камерах.
Оборудование и расходные материалы
Итак, для работы полноценной кузнечной мастерской вам придется приобрести:
Дополнительно, возможно, будут нужны различные скребки, формы, подставки, инструмент для сгибания заготовок и многое другое.
Обязательно стоит позаботиться о пожарной безопасности и об индивидуальных средствах защиты, таких как очки, кожаный фартук и холщевые рукавицы.
Плюсы и минусы
К достоинствам флюса бура относят:
Из недостатков отмечают:
Состав бура и химические свойства
Бура состоит из натриевой соли и сильного основания (воды, натра). Химики называют ее кристаллогидратом соли натрия тетраборной кислоты из класса боратов. При содержании в составе 10 молекул воды название меняется на декагидрат тетрабората натрия. Встречается разновидность с пятью молекулами воды. При переводе на обычный язык бура ― это соль с оболочкой из 5 или 10 молекул воды.
При нагреве до 64⁰C декагидрат начинает плавиться с постепенной потерей воды. После полного обезвоживания при 380⁰C образуется тетраборат, который плавится при температуре больше 750⁰C. Постепенность плавления объясняется наличием воды внутри кристаллогидрата. При горении бура приобретает прозрачность, образуя стекловидную массу. Для увеличения активности в состав флюса бура для пайки добавляют борную кислоту, хлористый барий или натрий. Пропорции зависят от решаемых задач. Твердые компоненты обычно смешивают при соотношении 1:1, перетирают в фарфоровой посуде или из другого материала, но чтобы стенки не впитывали смесь.
Описание вещества
Что такое вещество бура? Изучены многие минералы с вмещением тетраборат натрия. К таким залежам можно отнести:
Разновидности бура
Выделяют два варианта такого материала. В твердой форме бура проявляется как порошок с мелкими гранулами малой фракции с белым цветом. Флюс не будет растекаться во время применения и его можно четко расположить в требуемых зонах стыка металлов.
Применение получила и разведенная бура для легких видов металлов. В некоторых случаях жидкости очень удобны, ведь достаточно лишь окунуть мелкую деталь в раствор. Кроме того, жидкая форма позволяет применять буру даже при низких температурах нагрева.
В некоторых случаях выгодно применение смеси флюсов с включением буры в состав для особых характеристик основного металла и особых требований к соединению.
Разновидности
По внешнему виду бура подразделяется на 2 типа:
В зависимости от качества марка обозначается буквой:
Для пайки лучше использовать марку Б, так как она соответствует всем требованиям. Да и цена меньше.
Срок хранения обеих марок не больше 6 месяцев.
Бура бурой, а ковка по расписанию
Бура в работе с металлами прежде всего связана с флюсовыми смесями, которые незаменимы при пайке или кузнечной ковке. На рынке бура продается в виде порошка. Ее ценность и незаменимость обусловлены температурой плавления, которая достигает 800 – 900°С.
При нагревании она превращается в стеклообразную застывшую смесь, из которой выходит великолепная защита рабочего участка. В дополнение к этому порошок из буры отлично растворяется в воде. Все технические характеристики описаны в отдельном нормативе ГОСТе 8429-77 под названием «Бура техническая».
Как паять бурой
Пайку несложно выполнить самостоятельно. На промышленных предприятиях работу выполняют на паяльных станциях. Пайку начинают с подготовки поверхности деталей. Въевшуюся грязь счищают металлической щеткой или наждачной бумагой. Оксидную пленку и жир растворит бура при нагревании. При подготовке медных труб зачищают внутреннюю и внешнюю сторону стенок.
Затем на место соединения насыпают тонкий слой порошка или кисточкой наносят подогретый раствор. Флюс с просроченным сроком хранения предварительно переплавляют с последующим дроблением до состояния порошка. Пайка бурой должна выполняться при температуре не меньше 400⁰C. Этого достаточно для соединения даже железных заготовок, если для пайки используется бура, смешанная с борной кислотой.
Детали нагревают паяльной лампой или газовой горелкой, оставляя зазор между ними. Место пайки также можно нагревать сварочным аппаратом, используя угольный или графитовый электрод. Когда бура растечется ровным слоем и приобретет синеватый оттенок, зазор заполняют расплавленным припоем. Если при пайке насыпать флюс с избытком соединение, будет некачественным из-за неравномерного растекания припоя. Конкретных рекомендаций по этому вопросу нет, так как количество зависит от вида металла и размера шва. Мастера со стажем определяют дозировку флюса исходя из опыта.
После остывания на шве не должно быть капель припоя. Выступивший флюс и образовавшиеся соли счищают опять же металлической щеткой или наждачной бумагой. Если место пайки перегреть или пользоваться некачественным флюсом на соединении образуется черная корка из шлаков.
Пайку необходимо выполнять в хорошо проветриваемом помещении, поскольку при нагреве бура выделяет большое количество дыма. Работу выполняют в перчатках, чтобы флюс не попал на кожу. На производстве качество пайки проверяют методами неразрушающего и разрушающего контроля. Самостоятельно дефекты можно обнаружить визуальным осмотром соединения через лупу.
Бура для пайки латуни, меди или алюминия и флюс: для чего нужны и как пользоваться
Бура – это порошок, который добавляется в так называемые высокотемпературные флюсовые смеси для пайки металлических изделий. Температура плавления буры довольно высокая – 700 – 900°С.
Бура для пайки очень удобна в техническом использовании, все ее свойства хорошо известны, удобны и описаны в специальном регулирующем документе – ГОСТе 8429-77.
Где и как бура применяется?
С химической точки зрения бура – это соль натрия со сложным названием «декагидрат тетрабората натрия». С ее участием в роли активного элемента в защитной флюсовой смеси проводится соединение самых разных металлов, вплоть до сложных и капризных сплавов, к примеру, меди.
Инструменты и расходные материалы для пайки.
При высокой температуре бура начинает плавиться, вследствие чего происходит очистка свариваемых поверхностей с одновременным растворением окислов в раскаленной флюсовой смеси.
Суть этого процесса – образование солей с их последующей поверхностной кристаллизацией. Данный кристаллический налет после процесса сварки легко убирается.
Как готовится флюс с бурой?
Флюсовая борная смесь для использования в работе с металлами имеет свои особенности и готовится следующим образом: к примеру, буру для пайки латуни перемешивают с борной кислотой в равных пропорциях.
Смесь следует хорошенько перетереть в специальной химической посуде, а затем выпарить всю жидкость для финишного сухого остатка. Затем в полученное вещество добавляются соли фтора и хлора. В итоге формируется активный флюс, который станет отличным помощником в нагревании металлических деталей самого разного типа.
Достоинства применения буры в работе с металлами
Особенно ярко эти достоинства проявляются в процессах пайки бурой медных труб, который часто являются важными составными частями современных трубопроводов. Такие технологии сейчас в большой моде.
Они используются как при соединения новых труб, так и при качественном ремонте старых трубопроводов, бывших в эксплуатации в течение долгого времени.
Самая главная роль буры в составе флюса – это удаление оксидной пленки с металлической поверхности и активация растекания жидкого припоя по поверхности деталей.
Технические требования к флюсам.
Вот ее технические преимущества:
Этапы пайки с бурой
Весь процесс состоит из последовательных этапов, выполнение которых является обязательным:
Пайка медных труб с использованием буры
Для начала нужно запастись необходимыми инструментами и материалами:
Отдельного предупреждения заслуживает выбор газовой горелки. Дело в том, что эти приспособления предлагаются на рынке в огромных количествах и в разных моделях.
Модным приспособлением в газовых горелках является система автоматического пьезорозжига.
А теперь основные этапы процесса пайки с использованием буры для соединения двух медных труб:
Контроль качества соединения с использованием флюса из буры проводится разными методами: разрушающими и неразрушающими. Чаще всего вполне достаточно внешнего осмотра для определения возможных дефектов. Это делать можно даже с лупой.