Svařování - mýtus nebo realita?

[Abstract - Welded links - myth or reality?
I do look into topic of allegedly welded links and speculate on possible ways of making such a links.]

Čas od času se v nejrůznějších textech týkajících se brnířiny¹ objevuje názor, že jednou z metod spojování kroužků mohlo být jejich svařování, nebo-li přechod z kovu na kov bez mezery. Jakkoliv je tato hypotéza poměrně častá, neznamená to, že ji lze nekriticky přejímat jako hotovou věc. V literatuře lze bohužel objevit mnoho „městských mýtů“, takže opatrnost je zcela na místě. Upozornění: tento příspěvek obsahuje spekulativní hypotézy.

Že lze železo i ocel kovářsky svařovat a že to antičtí nebo středověcí kováři dovedli, považuji za naprosto jisté (viz různé damaskové čepele). Zda je stejný nebo podobný pracovní postup možný i pro miniaturní kroužky, už tak jisté není. V následujícím příspěvku se pokusím shrnout argumenty pro a proti.

Pro hypotézu svařovaných kroužků hovoří následující:

• Při pohledu na dochovaný kroužek občas nelze rozeznat spoj; tzn. tělo kroužku představuje hladký toroid, občas s mírným ztluštěním na místě, kde se jinak nachází přesah.
• Při metalografickém zkoumání lze občas nalézt na výbrusu z kroužku přechod z jedné Fe-C struktury na druhou (martenzit, ferit, bainit, austenit, perlit atd.)
• Přinejmenším na jedné velmi staré zbroji jsem nalezl kroužky, kde jsou od sebe původně přeložené konce oddáleny, ale ani „zevnitř“ spoje nelze nalézt žádné stopy po díře, resp. po nýtku. Jedna z možných interpretací takové situace je nedokonalý svar.

Kroužek s rozpadlým spojem. Stříbrná tyč v pozadí je špendlík 

Další kroužek s rozpadlým spojem. 

Proti pak hovoří následující:

• Dochované kroužky jsou často masivně odkorodované, což vede k výrazné ztrátě prostorové informace, zvýrazněné očištěním a konzervací. Výsledek pak může vést k dojmu, že na kroužku vlastně žádný spoj není. To samé platí i pro kroužky vysekávané – koroze a otěr hran může po stovkách let vést k dojmu, že kroužek má kruhový nebo čočkový průřez.
• Rozeznatelný přechod dvou struktur může vzniknout i během tepelného zpracování kroužku nebo celého kusu pletiva (žíhání, kalení atd. viz příspěvek Jak se kalí zbroj podle Magiae naturalis). Metalografické snímky bohužel velmi často postrádají informaci o poloze místa odběru a rovině výbrusu, pak ovšem nelze jednoznačně konstatovat, že se jedná skutečně o místo spojení dvou jinak volných konců. Metalografie pochopitelně trpí i výběrovým efektem, kdy jsou analyzovány jen jednotlivé nálezy nebo kroužky bez bližšího určení původu, resp. umístění v pletivu (např. jen sudé řady).
• Jakkoliv je možné si představit technologický postup vedoucí ke svaření volných konců kroužku (viz dále), musí takový postup splňovat podmínku efektivity - pokud by hypotetický technologický postup byl náročnější (na materiál, na čas, na lidskou práci...) než zbývající možnosti (nýtování a vysekávání), těžko si představit, že by kdokoliv s tímto postupem ztrácel čas. Při 20.000 kroužcích představuje jediná sekunda prodlení rozdíl 5 člověkohodin (!); více na téma efektivity v příspěvku Procesní odbočka.

Zkusme si však přeci jen představit, že by antičtí a středověcí brníři kroužky skutečně svařovali. Jak by takový postup asi hypoteticky vypadal? Do úvahy přicházejí dvě základní mechanická provedení:

• Svařování na tupo
• Svařovaný přesah

Svařování na tupo je čelní spojení dvou volných konců. Zde je nutné vzít do úvahy, že konec kroužku bude vypadat jinak při štípání, při sekání a při dělení pružiny řezáním:

Schematický tvar konců drátu podle metody dělení původní pružiny: 1) štípání, 2) sekání, 3) řezání

Jak je ze schémat patrné, bude při spoji na tupo mezi konci drátů vždy nějaká mezera. Relativně nejmenší bude při dělení řezáním, ale konce stejně nebudou přiléhat těsně na sebe (řez má určitou šířku, takže i po následném přiložení konců k sobě budou o jistý úhel „odstávat“). Kvůli tomu by svařování na tupo bylo bez kompletního roztavení kovu a vyplnění mezery velmi těžký oříšek. Lze pochopitelně uvažovat i o vyplnění mezery taveninou jiného původu (tedy vlastně o pájení). Nicméně s ohledem na zjevné problémy nepovažuji sváření na tupo za technicky proveditelné.

Svařovaný přesah značí situaci, kdy jsou napřed volné konce kroužku přeloženy přes sebe a následně je v místě jejich dotyku vytvořen svar. Výhoda spočívá ve vzájemném dotyku konců; byť se jedná jen o velmi malý úsek, stále je větší než při sváření na tupo. Nevýhoda spočívá v nutnosti místo spoje „začistit“ nebo „uhladit“ úderem kladiva, nebo například formováním v raznici, což představuje krok navíc (lhostejno zda před vlastním svařováním nebo až po něm).

Jak by tedy svařování mohlo vypadat? Především, musel by to být velmi produktivní postup; tedy buďto zpracovávat (relativně) velmi rychle jednotlivé kroužky, nebo zpracovávat kroužky sice pomalu, ale zato ve velkém počtu.

Svařování po jednom by mohlo probíhat ohřátím místa spoje nějakou formou dmuchavky (například nad žhavým dřevěným uhlím). Pro usnadnění by mohlo hypoteticky posloužit práškové tavidlo – například velmi jemný křemičitý písek spolu s přídavkem sody nebo potaše (zřejmě ale ne borax, jehož rutinní používání ve středověku je velmi nejisté). Na rozdíl od následujícího postupu hraje velkou roli i odvod tepla (skrze nástroje, přenášením) který by mohl sváření zásadně prodloužit, až znemožnit. Variantu téhož představuje navlečení několika kroužků naráz na drát a jejich postupné ohřívání po jednom.

Hromadné svařování by mohlo hypoteticky probíhat podobným způsobem jako je příprava granulek pro zdobení šperků formou granulace, tedy zamícháním kroužků do prášku do nějakého inertního, těžko tavitelného materiálu (například dřevěné uhlí, hrubý písek) a následného ohřívání bez přístupu vzduchu (např. v keramické trubce utěsněné jílem). Při "správné" teplotě (která  je ovšem daleko vyšší než u stříbra, pohybujeme se nad 1300 stupňů, tedy teploty kdy už železo žhne skoro bílým žárem!) by mohlo dojít ke spojení v místě přesahu, zatímco jednotlivé kroužky by se k sobě neměly „přilepit“ natolik, že by nešly jemným tlakem navzájem odlomit.

Která (a zda vůbec nějaká) hypotéza je lepší by mohl rozhodnout jen vážně vedený a dokumentovaný experiment. Zásadním předpokladem je ovšem mít drát ze svářkového železa, respektive ze železa taveného dobovým postupem, nebo alespoň železa zcela čistého. Moderní ocelový drát se chová dosti jinak a příliš se k tomuto experimentu nehodí, neboť by zřejmě poskytl odlišné (zavádějící) výsledky, horší nebo lepší. Nutná je i dílna, kde nikoho obtěžuje otevřený oheň a dým.

Úspěšný experiment by pochopitelně musel splnit následující kritéria:

• Vyloučení moderních technologií (např. acetylénový hořák, koks)
• Produkční efektivita větší než u nýtování 
• Kroužek vzhledově i vnitřním uspořádáním odpovídá kroužkům dochovaným

Jediný mě dosud známý experiment byl proveden Peterem Gardnerem pro účely studie Sonie O'Connor, publikované v Tweddle, D. - The Anglian Helmet from Coppergate, 1992; a to konkrétně svařování s přesahem, stisknutí v kleštích a následné zploštění spoje. Bohužel dosažené výsledky se vzhledem dramaticky liší od dochovaných kroužků, a nebyla provedena ani metalografická analýza, která by ukázala vnitřní strukturu takto vytvořeného spoje (tedy poskytla srovnávací materiál).

Na závěr chci zdůraznit, že oba hypotetické postupy zmíněné výše jsou zcela zjevně nepraktické při práci s větším celkem pletiva, tedy pro opravy nebo práci formou postupného naplétání kroužků. Úvahy o pletivu, které by bylo kompletně vytvořeno ze svařovaných kroužků, považuji za naprostou fantazii, stejně tak jako kombinaci svařovaných a vysekávaných kroužků.

---

¹ Namátkou:

• O'Connor, Sonia - red. Tweddle, D. The Anglian Helmet from Coppergate, 1992
• Pleiner, Radomír - Metalografický výzkum velkomoravské kroužkové zbroje z Břeclavi-Pohanska, 2002
• Smith, C.S. - Methods of Making Chain Mail (14th to 18th Centuries) A Metallographic Note, 1960
• Ustohal, Vladimír - Co dokázali zbrojíři, in: Armádní Technický Obrazový Magazín (ATOM) 8/168
• Vilella, J. R. - Examination of Mail Armor Links from the Metropolitan Museum of Art, 1958