Основные этапы развития сварки

Кратки курс лекции по профессии

«Электрогазосварщик»

Бузулук 2012 г.

Тема 1.

Преимущества сварки перед другими видами соедине­ний

Преимущества сварки:

Применение сварки для соединения элементов различных металлических объектов, имеет ряд преимуществ перед другими видами соединения:

1. Экономное использование металла конструкции, вследствие полного использования поверхности сечения для соединения; более низкий вес элементов, соединенных при помощи сварки; возможность соединения более тонких элементов конструкции; снижение уровня брака и уменьшение припусков на дополнительную обработку при замене литья сваркой.

2. Применение сварки имеет целый ряд финансовых преимуществ: снижение себестоимости работ вследствие уменьшения их трудоемкости, снижение ресурсоемкости, увеличение производительности труда и, вследствие этого, сокращения сроков выполняемых работ, уменьшение расхода материалов.

3. Сварка с успехом заменяет ковку и литье, так как при помощи сварочного аппарата можно с легкостью изготовить изделие сложной конструкции из отдельных штампованных или отлитых элементов.

4. Значительное снижение стоимости производственного оборудования.

5. Возможность создания полностью автоматизированного и механизированного производства различных сварных изделий.

6. Возможность использования в свариваемых конструкциях новейших материалов: высокопрочных сталей, облегченных профилей, листового проката с многими слоями, легких сплавов, особо чистых металлов и т.п.

7. Облегчение производства миниатюрных деталей и элементов.

8. Широкий диапазон применения сварочных аппаратов: сварка, резка, наплавка.

9. Более высокие показатели прочности и надежности сварных соединений.

10. Улучшение условий труда на производстве благодаря более низкому уровню шума.

Тема 2.

Развитие сварки

В развитие сварочной науки и техники особый вклад внесли российские ученые и инженеры - В. В. Петров (1761 - 1834), Н. Н. Бенардос (1842-1905), Н. Г. Славянов (1854-1897).

Василий Владимирович Петров впервые в мире в 1802 г. обнаружил явление электрического дугового разряда от построенного им сверхмощного "вольтового столба", который состоял из 2100 пар разнородных кружков - элементов (медь + цинк), проложенных бумажными кружками, смоченными водным раствором нашатыря.

Проделав большое количество опытов со своей батареей, он показал возможность использования электрической дуги для освещения и плавления металлов. К моменту открытия дугового разряда электротехника только начинала создаваться. Открытие В. В. Петрова опередило время практического применения дуги для сварки на 80 лет. Его осуществил Николай Николаевич Бенардос - автор многих изобретений в области электротехники.

Н. Н. Бенардос предложил и произвел в 1880-1890 гг. все основные виды дуговой сварки: плавящимся и неплавящимся электродами дугой прямого и косвенного действия, ручную, полуавтоматическую и автоматическую, незащищенной дугой и в среде защитного газа.

Н. Н. Бенардос в 1887 г. предложил основные виды электроконтактной сварки - точечную и роликовую.

После детальной разработки своего изобретения Н. Н. Бенардос получил на него патенты в Англии, Бельгии, Германии, Италии, Франции, США и в других странах.

В 1886 г. он получил русский патент на "Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока". Н. Н. Бенардос применил созданный им способ не только для сварки, но и для наплавки и резки металлов.

Почти одновременно с Н. Н. Бенардосом работал другой крупнейший изобретатель - Николай Гаврилович Славянов, много сделавший для развития дуговой сварки.

Николай Гаврилович Славянов в конце 1888-1889 гг. осуществил и широко внедрил электродуговую отливку металлических изделий и сварку плавящимся металлическим электродом, разработал основы металлургии сварочного процесса и, в частности, осуществил сварку под шлаковой защитой.

Обладая глубокими знаниями металлурги и электротехники, Н. Г. Славянов разработал способ дуговой сварки металлическим электродом с защитой сварочной зоны слоем порошкообразного вещества (флюса) и первый в мире механизм "электроплавильник" - для полуавтоматической подачи электродного прутка в зону сварки.

Способ сварки плавящимся металлическим электродом получил название "дуговая сварка по способу Славянова". Первая публичная демонстрация нового способа состоялась в 1888 г. в Перми.

Изобретения Н. Г. Славянова получили мировое признание, они были запатентованы во многих странах Европы, в Америке. В 1893 г. на Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов был награжден дипломом и золотой медалью за изобретение электродуговой сварки металлов.

Н. Г. Славянов научился рассчитывать и строить электрические приборы и машины, в том числе крупные по тем временам динамо-машины для нужд заводского производства, и в частности специальный сварочный генератор.

Эти машины в дальнейшем стали технической базой разработки блестящих изобретений дуговой электросварки и электрической отливки, прототипа электрошлаковой сварки и электрошлакового переплава сталей.

Славянов впервые с помощью нового способа сварил вал паровой машины. Свой способ он назвал "электрической отливкой металлов", электросварщика - "электроотливщиком", а организованный им впервые в мире электросварочный цех - "электролитейным". Здесь были подготовлены первые электросварщики. Под "электрической отливкой" изобретатель понимал дуговую электрическую сварку металлическим электродом, а под термином "сварка" - только сварку давлением или пластическую сварку без расплавления свариваемого металла, например, широко применяемую тогда кузнечную сварку.

В 30-х годах XX в. были организованы исследовательские лаборатории, институты. Началась подготовка специалистов по сварке. В этот период большой вклад в развитие и внедрение сварочных процессов внес другой наш соотечественник - Евгений Оскарович Патон. Он разработал и приступил к реализации программы совершенствования оборудования и технологий сварки, особо добиваясь улучшения качества соединений. В созданной им лаборатории, преобразованной в 1934 г. в научно-исследовательский институт (первую в мире специализированную организацию по изучению проблем сварки), одним из направлений стало развитие электродуговой сварки металлическими электродами и электродной проволокой.

К концу 30-х годов исследователи вернулись к идее Славянова защищать зону дуги насыпным флюсом, а электрод подавать без специальных защитных материалов.

Тема 3.

Основные этапы развития сварки

Развитие сварки в нашей стране можно условно разделить на 5 этапов.

1. Подготовка кадров (1918-1928) и начало развития науки. В 1925 г. академики В. П. Никитин и А. И. Вологдин организовали сварочные специальности в институтах Днепропетровска и Владивостока.

2. 1929-1935 годы - бурное развитие сварки и резкое повышение ее качества. Сварка стала применяться как технический процесс для изготовления новых изделий в отдельных областях промышленности. В 1929 г. создан Автогенный комитет, который способствовал внедрению электродуговой сварки.

3. 1935-1940 годы - курс на резкое повышение качества сварных конструкций и производительности труда сварщиков. В этот период сварку стали внедрять во всех отраслях промышленности. В 1936 г. началось применение качественных электродов вместо электродов с меловой обмазкой.

4. 1941-1945 гг. - активное применение сварки, продиктованное условиями военного времени. В Нижнем Тагиле открыто явление саморегулирования дуги (профессор Дятлов). Разрабатываются различные способы сварки под флюсом, а также продолжаются исследования в области сварки.

5. С 1946 г. - дальнейшее всестороннее развитие сварки и наплавки, появление новых видов и способов сварки, наплавки и резки, например, сварка трением, ультразвуковая сварка, взрывом, вибродуговая наплавка, плазменная, лазерная сварка и резка, сварка в защитных газах и другие.

Тема 4.