Неразъемные соединения

Сварка

Неразъемные соединения, применяемые в художественной обработке металла, можно условно разделить на три основные группы - сварные, паяные и клепаные.

Обычно предпочтение отдают первым двум, поскольку швы, полученные сваркой или пайкой, в дальнейшем можно так зачистить, зачеканить или обработать другим способом, что соединение не будет заметно и изделие, собранное из нескольких элементов, будет иметь вид единого целого. Кроме, конечно, тех случаев, когда соединение выполняет еще и функцию декоративного элемента. Например, хомуты и декоративные заклепки, применяемые при соединении кованых элементов.

Наиболее простое соединение черных металлов получают с помощью электросварки. Изобретенный в конце XIX в. способ соединения металла дуговой сваркой плавящимся электродом получил широкое распространение и являлся в свое время прогрессивным технологическим способом, применяемым в художественной обработке металла.

В качестве источника тока для получения сварочной дуги используют сварочные аппараты. При соединении деталей в художественной ковке обычно применяют электроды диаметром не более 3 мм. В связи с тем, что сила тока, необходимая для сварки, составляет 30-40 А на 1 мм диаметра электрода, то для этих целей вполне пригодны бытовые сварочные аппараты с максимальным рабочим током 80-100 А. Стремиться к увеличению или уменьшению силы тока не стоит, так как при больших, чем необходимо, токах металл электрода будет разбрызгиваться и получится некрасивый широкий шов. При этом электрод может значительно нагреваться, что приводит к отлущиванию его обмазки, а при сварке тонких листов металла или мелких элементов - к сквозному прожиганию их.

При малых токах затруднено зажигание дуги и отсутствует стабильность ее горения, что приводит к образованию неравномерного сварочного шва и неглубокому провару металла. После зачистки такого шва соединение может разрушиться.

Наибольшую допустимую силу тока выбирают при сварке в нижнем положении, при сварке в верхнем - силу тока уменьшают на 20-30 %.

При отсутствии электродов заводского изготовления их можно сделать самому, причем любого диаметра. Для этого на отрезок проволоки из малоуглеродистой стали для стабилизации дуги наносят обмазку, состоящую из 15 % жидкого натриевого стекла и 20 % мела, компоненты смешивают и доливают воду до консистенции сметаны.

Покрытие наносят, окуная заготовки в обмазку. Толщина ее не должка превышать 0,5 мм. Обычно диаметр таких самодельных электродов 1,5-2,5 мм. Их целесообразно применять при сварке изделий, состоящих из мелких элементов.

При отсутствии сварочного аппарата соединить стальные детали можно с помощью термитных электродов, хотя их использование и дает не очень красивое соединение. Однако из-за своей простоты этот способ применяют при монтаже секций ограждения, ворот и других металлоконструкций.

Основой термитного электрода является также отрезок проволоки из малоуглеродистой стали, на который наносят обмазку из смеси опилок алюминия и железной окалины (соответственно 23 и 77 %). Можно использовать только опилки из чистого алюминия, а железную окалину получить самому, нагрев стальную заготовку в горне и очистив металлической щеткой образовавшийся слой. В другом случае стальную мелкую стружку или опилки прожаривают в электрической муфельной печи или горне до их полного окисления. Смесь алюминиевых опилок с железной окалиной замешивают на декстриновом клее, но лучше во избежание отсырения - на любом нитроцеллюлозном.

В связи с тем, что скорость горения термита зависит от размера зерен компонентов обмазки (чем зерна меньше, тем быстрее происходит горение), размер их должен быть не менее 0,5 мм. При этом температура в зоне горения достигает 3000 °С.

Для придания цилиндрической формы электродам изготавливают трубочки из плотной бумаги такой же длины, как и отрезки проволоки. Затем полученные цилиндры заполняют термитной смесью, в них вставляют проволочную заготовку и сушат. Для воспламенения термитного электрода необходимо конец его нагреть до температуры 1000 °С. Поэтому на конце электрода делают затравку, состоящую из одной части по массе бертолетовой соли и 0,5 части алюминиевых опилок. Поскольку не всегда представляется возможным приобрести бертолетовую соль, в качестве затравки можно использовать тонкую полоску магния, часть которой заформовывают в трубку вместе с термитной смесью. Оставшийся конец магниевой полоски поджигают перед началом работы. Магний служит запалом для термита, так как имеет высокую температуру горения. Термитную смесь можно также поджечь бенгальским огнем, дающим высокую температуру.

При формовке термитного электрода необходимо оставить небольшой оголенный конец проволоки, за который его можно будет удерживать плоскогубцами. Удобно для этих целей использовать держатель типа электросварочного. Работать необходимо в темных очках и рукавицах.

Сварка меди, латуни и алюминия. В условиях мастерской медь сваривают газосваркой. Однако в связи с тем, что она имеет высокую теплопроводность, необходим повышенный расход газовой смеси, а при сварке медных заготовок большой массы - их предварительный подогрев. Поэтому в домашней мастерской целесообразно применять сварку для меди толщиной не более 2 мм. Сварку листов производят встык. В качестве флюса используют соединения бора - буру, борную кислоту, борный ангидрид или смесь прокаленной безводной буры и борной кислоты.

Приведем несколько составов флюсов для сварки меди, %:

 1. Бура 30, борная кислота 50, поваренная соль 10, кислый фосфорнокислый натрий 10. 
 2. Бура 70, борная кислота 10, поваренная соль 20 
 3. Бура 50, борная кислота 50 

Флюс в виде пасты наносят на очищенные кромки металла.

Широко применяется способ, когда нагретый конец присадочного прутка окунают во флюс, а затем переносят в зону сварки. В качестве присадки используют полоски меди или медную проволоку. При сварке латуни в качестве флюса используют те же составы, что и при сварке меди. Металл толщиной до 1 мм сваривают с отбортовкой кромок, которые предварительно очищают до блеска.

Алюминий также можно сварить плавлением, используя газовую горелку. Перед сваркой кромки алюминиевых заготовок тщательно зачищают и при малых толщинах металла отбортовывают. Обычно применяют специальные флюсы, растворяющие стойкую окись алюминия при низких темпратурах. Один из составов флюса содержит следующие компоненты, % по массе: NaCl 28, KCl 50, ZiCl 14, NaF 8.

В связи с тем, что обязательным компонентом флюсов для сварки алюминия являются дорогие соли лития, которые домашний мастер не всегда может приобрести, сварку листового алюминия целесообразно заменить пайкой или выполнить клепаное соединение.

Толстостенные отливки из алюминия можно попытаться заварить без применения флюса. Для этого на кромках свариваемых деталей делают скосы. Плотно соединив детали, нагревают место соединения до тех пор, пока не расплавится поверхностный слой металла. Когда появятся складочки на месте нагрева, их удаляют стальным скребком, очищая металл от окисной пленки, и тут же вводят в пламя присадочный пруток, который сплавляют в образовавшуюся сварочную ванну. Этим же прутком стараются смешать расплавленный металл, постоянно удаляя окисную пленку. Если какие-то участки деталей не соединились, операцию повторяют.