ZAREGISTROVAT   |  PŘIHLÁSIT   |
PROHLEDAT
Article Details
Okuje ve svaru při výrobě damašku
26.12.2010, slon

Negativní vliv nečistot na jakost kovářského svaru je zřejmý. Jaká bude kvalita spojení dvou ocelí, pokud nečistoty v kovářském svaru záměrně ponecháme?


 Před časem zde uživatel Zerg provedl pokus  , při kterém nechal úmyslně při výrobě damašku ve sváru veškeré nečistoty. Protože mě zajímalo, jak vypadají takovéto vazy z metalografického hlediska, dohodli jsme se na provedení metalografického rozboru těchto damašků.

Damašek byl složen z oceli 19 313 a obyčejného černého plechu (ocel třídy 11). Základní postup při výrobě damašku byl následující:  jednotlivé díly opáleny ve výhni a na povrchu ponechány veškeré okuje. Z takto připravených plechů byl složen paket a ten byl obvařen dokola svářečkou i s nečistotami na povrchu plechů. Damašek byl připraven ve dvou variantách. Jeden s boraxem nasypaným na povrch plechů před zavařením a druhý bez tavidla. Oba pakety byly kovářsky svařeny, překovány, rozděleny na 4 díly a znovu svařeny.

Zergovo posouzení z hlediska svařitelnosti:

Při sestavování ani kování nebyl použit žádný borax. Po několika přeložení a překování vyšel akorát pěkný plocháček na menší fulltang. 214 mm celková délka, čepel 30 x 4 mm.   Pro mě osobně byl výsledek trochu překvapením. Očekával jsem kazy, nebo min. hodně znatelné a tmavé spoje. Výsledný materiál byl naprosto čistý.

Paket s uzavřeným boraxem ale dopadl odlišně. Hned od začátku se jednotlivé vrstvy špatně spojovaly. A když už to vypadala docela pohomadě, stačilo nekolik menší úderů na kant a šlo to zase od sebe. Zkoušel jsem i vyšší teplotu (možná se to i trochu spálilo) ale ani to nezabralo. Výsledný materiál má spoustu kazů a některé spoje (kde se patrně borax a všechen bor... natalčil a nahromadil) se vůbec nespojily.

Vzorky z takto připravených damašků jsem dostal k metalografickému posouzení. Vzorek svařený bez tavidla vypadal na první pohled kompaktně, u vzorku s tavidlem (boraxem) byly na několika místech viditelné trhliny – nesvařené vrstvy. Po otevření jedné z trhlin se objevil kovově čistý povrch, případně se stopami vysokoteplotní oxidace (barevné oxidy podobné popouštěcím barvám). To je dokumentováno na snímku 1. Z toho lze usoudit, že přidávat borax při kovářském svařování má smysl - povrch oceli se čistí od okují a je i patrně chráněn před další oxidací.

Obr. 1. Neprovařený svar - experimentálně otevřená trhlina

Ze vzorků byly připraveny metalografické výbrusy s řezem kolmým na směr kování (odpovídá příčnému řezu hotové čepele). Vzorky byly vybroušeny a vyleštěny. Pozorování vad ve svarech bylo prováděno na leštěném povrchu, leptání pouze zviditelnilo mikrostrukturu, ale nevedlo ke zviditelnění dalších vad.

Porovnání vzhledu výbrusu při malém zvětšení je na obrázcích 2 a 3.

Metalografický výbrus svaru s boraxem, 64x

Obr. 2. Metalografický výbrus damašku svařovaného s boraxem; zv. 64x

Kovářský svar bez tavidla, zv. 64x

Obr. 3. Metalografický výbrus damašku svařovaného bez tavidla; zv. 64x

Z obrázků je vidět, že v případě použití boraxu je svarové rozhraní viditelné prakticky u všech spojů. Pokud nebylo tavidlo použito, jsou spoje viditelné výrazně méně. Viditelnost spojů je v důsledku přítomnosti většího množství nečistot – v případě použití boraxu, kdy nemůže být jako dobře tekutá struska vytlačena ze svaru je těchto nečistot více a jsou tudíž zřetelnější. V případě, že by bylo použito tavidlo (borax, křemenný písek) a bylo by umožněno strusce uniknout, byla by svarová rozhraní prakticky nezřetelná (viz. obr. 4, damašek neznámého kováře).

Kovářský svar řádně provedený

Obr. 4. Správně provedený kovářský svar na damašku; zv. 64x

Posouzení typu nečistot resp. odhad příčiny špatného spojení vrstev při použití boraxu bylo provedeno při vyšších zvětšeních na neleptaných metalografických výbrusech. V případě, že nebylo použito tavidlo jsou vměstky tvořeny nejspíše oxidy železa (mají charakteristickou barvu), které přiléhají ke stěnám spoje (obr. 5).

Vměstek ve svaru bez boraxu

Obr. 5. Vměstek (nečistota ve svaru bez tavidla); zv. 800x

Pokud bylo tavidlo použito, jsou tyto oxidy železa částečně rozpuštěny a je zde viditelná mezera mezi vrstvami (během přípravy výbrusu patrně došlo k rozpuštění tavidla ve vodě a prostor v okolí vměstku je prázdný) – viz. obr. 6. Chybějící materiál je nezaostřená část v horní části temnějšího pruhu tvořeného vměskem (oxidy železa).

Vměstek ve svaru s tavidlem

Obr. 6. Vměstek ve svaru provedeného s boraxem; zx. 800x

Na závěr ještě vložím obrázek, jak vypadá mikrostruktura damašku po naleptání. Na obrázku 7 je zachycena vrstva oceli 19313 obklopená z obou stran černým plechem. Vzhledem k tomu, že ocel po kování patrně chladla volně (a ne například pomalu v popelu), díky vyšší prokalitelnosti má ocel 19 313 martenzitickou strukturu (viditelné poměrně hrubé martenzitické jehlice). Vrstvy po stranách obrázku jsou tvořeny černým plechem (obsahuje asi 0,5% uhlíku), který má kritickou rychlost ochlazování výrazně vyšší a proto je struktura tvořena perlitem s feritickým síťovím.

Mikrostruktura damašku Obr. 7. Mikrostruktura damašku po kování (vzorek bez tavidla); zv. 400x

Závěr

Na základě provedeného experimentu je možno konstatovat, že jsme vlastně nic nového neobjevili. I nadále tedy platí, že pro dosažení optimálních parametrů kovářského svaru je potřeba mít svarové plochy co nejčistší. K dosažení lepšího kovářského svaru pomáhá i tavidlo, které v sobě částečně rozpouští okuje a vytváří dobře tekutou strusku, která je pak snadno vytlačena při úderech kladiva. Navíc je zde i vidět, že borax má schopnost okuje opravdu rozpouštět a čistit povrch oceli a tím přispívat k jakosti spoje (obr. 1).

Pokud však zabráníme strusce opustit svár (v našem případě v důsledku pevného zavaření okrajů) všechny nečistoty omezují jakost spojení materiálů. Pokud navíc k okujím přidáme i tavidlo, může být  nečistot již tolik, že výrazně zhorší jakost spoje a mohou se snadno vytvářet vady ve spoji. Podobně jako zavaření okrajů paketu může působit i kování od okrajů ke středu nebo použití příliš širokého paketu, kdy se nečistoty nevytlačí k okrajům a zůstanou uzavřeny mezi vrstvami a ty se pak špatně spojí. 

Pavel Švanda
Univerzita Pardubice
DFJP - KMMČS


  
Podmínky používání | Prohlášení o soukromí | Copyright 2006 by Milan Pokorný | Vaše připomínky pište na support@knife.cz Powered by Progris