Введение. Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства

История сварки

Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкции.

Сварка – такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, резанием, литье, ковка. Большие технологические возможности сварки обеспечили ее широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолетов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. Перспективы сварки, как в научном, так и в техническом плане безграничны. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развития ракетостроения, атомной энергетики, радио электроники.

О возможности применения «электрических искр» для плавления метолов ещё в 1753г. говорил академик Российской академии наук Г.Р. Рихман при исследованиях атмосферного электричества. В 1802г. профессор. Санкт- Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области ее практического использования. Однако потребовалось многие годы совместных усилий ученых и инженеров, направленных создания источников энергии, необходимых для реализации процесса электрической сварки металлов. Возможную роль в создании этих источников сыграли открытия и изображения в области магнетизма и электричества.

В 1882г. российский ученый инженер Н.Н. Бенардос, работая над созданием аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов.

В 1888г. российский инженер Н.Г. Славянов предложил проводить сварку плавящимся металлургическим электродам. С его именем связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, разработка флюсов для воздействия на состав металла шва, создания первого электрического генератора.

В середине 1920-х гг. интенсивные исследования процессов сварки были начаты во Владивостоке (В.П. Вологдин, Н.Н. Рыкалин), в Москве (Г.А. Николаев, К. К. Окерблом). Особую роль в развитии и становлении сварки в нашей стране сыграл академик Е.О. Патон, организовавший в 1992г. лабораторию, а затем институт электросварки (ИЭС).

В 1924г- 1934гг. В основном применяли ручную сварку электродами с тонкими ионизирующими (меловыми) покрытиями. В эти годы под руководствам академика В.П. Вологдина были изготовлены первые отечественные котлы и корпуса нескольких судов. С 1935- 1939гг. начали применять толсто покрытые электроды, в которых стержни изготавливали из легированной стали, что обеспечило широкое использование сварки в промышленности и строительстве. В 1940-е гг. была разработана сварка под флюсом, которая позволила повысить производительность процесса и качество сварных изделий, механизировать производство сварных конструкций. В начале 1950-х гг. в институте электросварки им. Е.О. Патона создают электрошлаковую сварку для изготовления крупногабаритных деталей из литых и кованых заготовок, что снизило затраты при изготовлении оборудования тяжелого машиностроения.

С 1948г. получили промышленное применение способы дуговой сварки в защитных газах: ручная сварка неплавящимися электродом, механизированная и автоматическая сварка неплавящимися и плавящимися электродами. В 1950-1952г в ЦНИИТМаше при участии МГТУ им. Н.Э. Баумана и ИЭС имени Е.О Патона был разработан высокопроизводительный процесс сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа обеспечивающий высокое качество сварных соединений.

В последние десятилетие создания учеными новых источников энергий – концентрированных электронного и лазерного лучей – обусловило появление принципиально новых способов сварки плавлением, получивших название электронно-лучевой и лазерной сварки. Эти способы сварки успешно применяют в нашей промышленности.

Сварка потребовалась и в космосе. В 1969г. нашли космонавты В. Кубасов и Г. Шонин и в 1984г С. Савицкая и В. Джанибеков привели в космосе сварку, резку, и пайку различных металлов.

Газовая сварка, при которой для плавления металла используют теплоту горящей смеси газов, также относятся к способам сварки плавлением. Способ газовой сварки был разработан в конце ХIХ.., когда началось промышленное производства кислорода, водорода и ацетилена, и является основным способом сварки металлов.

Наибольшее распространения получила газовая сварка с применением ацетилена. В настоящее время объем газосварочных работ в промышленности значительно сокращен, но ее успешно применяют при ремонте изделий из тонколистовой стали, алюминия и его сплавов, при пайке и сварки меди, латуни и других цветных металлов используют в современных производительных процессах газо-термическую резку, например при цеховых условиях и на монтаже.

К сварке с применением давления относятся контактная сварка, при которой используется теплота, выделяющаяся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Различают точечную, стыковую, шовную и рельефную контактную сварку.

Основные способы контактной сварки разработаны в конце ХlХ. В 1887г. Н.Н. Бенардос получил момент на способы точечной и шовной контактной сварки между угольными электродами.

Позднее, когда появилась электроды из меди и ее сплавов, эти способы контактной сварки стали основными.

Контактная сварка занимает ведущее место среди механизированных способов сварки в автомобиле строении при соединении тонколистовых штампованных конструкций кузова автомобиля. Стыковой сваркой соединяют стыки железнодорожных рельсов, стыки магистральных трубопроводов. Шовную сварку применяют при изготовлении тонкостенных емкостей. Рельефная сварка – наиболее высокопроизводительный способ арматуры для строительных железобетонных конструкций. Конденсаторную контактную сварку широко используют в радиотехнической промышленности при изготовлении элементной базы и микросхем. Одно из наиболее развивающихся направлений в сварочном производстве – широкое использование механизированной и автоматической сварки. Речь идет как о механизации и автоматизации самих сварочных процессов (т.е. переходе от ручного труда сварщика к механизированному), так и о комплексной механизации и автоматизации, охватывающей все виды робот, связанные с изготовлением сварных конструкций (заготовительные, сборочные и др.) и созданием поточных и автоматических производственных линий. С развитием техники возникает необходимость сварки деталей различных толщин из разных материалов, в связи с этим постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров (микроэлектронике) до десятков сантиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с конструкционными углеродистыми и низкоуглеродистыми сталями все чаще приходится сваривать специальные стали, легкие сплавы и сплавы на основе титана, молибдена, хрома, циркония и других металлов, а также разнородные материалы.

В условиях непрерывного усложнения конструкций и роста объема сварочных работ большую роль играет правильная подготовка – теоретическая и практическая – квалифицированных рабочих – сварщиков.