История сварки введение

История развития сварки. Ученые и их открытия в области сварки

История сварки введение

Историю появления какой-либо современной технологии нельзя рассматривать в разрыве с общеизвестными историческими процессами, общепризнанными названиями исторических периодов. Любая технология первоначально имеет предпосылки возникновения, процесс развития сквозь призму истории, кульминационные, значимые имена ученых, итог в современности и перспективы дальнейшего развития.

Сварочный процесс, каким бы современным он не казался на первый взгляд, появился еще примерно VIII-VII в до н.э. Для создания все более совершенных орудий труда люди начали изменять форму металла, который существовал сам по себе в природе, а также пытаться соединять небольшие его кусочки. К таким металлам относились медь или золото. Делали это только с помощью камней и физической силы. Этот процесс являлся первой разновидностью холодной сварки.

Немного позднее, человек научился самостоятельно добывать другие виды металлов (медь, свинец, бронзу), а также с помощью термической обработки – подогрева отдельных элементов – изготавливать более крупные изделия. Литьё использовалось уже для изготовления практически совершенных изделий.

Эпоха железного века тем и характерна, что люди научились добывать железо. На линейке времени эта отметка появилась примерно три тысячи лет назад. Процесс добычи железа сейчас выглядит очень просто: из природных железных руд путем плавки отделяется железо. Но в древности это выглядело иначе, так как плавить никто не умел.

Из железной руды получали некую смесь только с частицами железа. Кроме него эта смесь содержала примеси неметаллического содержания: уголь, шлаки и пр. Только спустя значительное количество времени, с помощью ковки нагретой смеси получалось отделить железо от всего остального.

В результате получались железные заготовки, которые впоследствии кузнечной сварки превращались в потрясающие изделия: орудия труда и оружие.

Самые передовые технологии сварочного процесса вплоть до промышленной революции составляли только кузнечная сварка и пайка. Последняя широко применялась в области ювелирного производства.

Основополагающие открытия

Прорыв в технологии сварочного производства был совершен в период промышленного переворота или промышленной революции. Открытия в области электричества совершались на протяжении веков, что привело в итоге к следующему.

В 1802 году русский физик Василий Владимирович Петров открыл и, будучи физиком-экспериментатором, доказал возможность применять на практике электрическую дугу. Это открытие считается самым выдающимся успехом ученого. Оно является главным прототипом современных сварочных устройств. Все выводы своего открытия он изложил в книге «Известия о гальвани-вольтовых опытах», опубликованной в 1803 году. Однако, на момент самого открытия, им особо никто не заинтересовался.

В.В. Петров. Русский физик-экспериментатор, академик Петербургской академии наук, изобретатель электрической дуги

Сэр Гемфри Дэви в 1821 году проводил исследования с электрической дугой. Его ученик, Майкл Фарадей посвятил много времени изучению связи электричества и магнетизма. В 1830-х годах он открыл электромагнитную индукцию.

Немного позднее электрическая дуга уже начала служить во благо общества, когда появилась в бытовых лампах для освещения.

Только в 1881 году Николай Николаевич Бенардос, русский инженер и изобретатель, придумал непосредственно дуговую электросварку «Электрогефест». После нескольких лет совершенствования изобретения, в 1887 году, оно было запатентовано, а уже спустя несколько лет распространилось не только по всей России, но и по всему миру.

Почтовая марка с изображением Н.Н. Бенардоса в честь 100-летия изобретения электросварки

В 1885 году Бернадос открыл товарищество «Электрогефест», имевшее первую мастерскую по сварочным работам. Бенардос впервые получил патент на свое изобретение. На получения этого патента в России ученый потратил последние сбережения, европейские страны выдали патент с помощью привлеченных средств от купца Ольшевского.

После всемирного распространения способа электродуговой сварки и мирового признания Бенардос разработал электродуговую сварку с угольными и металлическими электродами. Он стал основоположником идеи электродугового сварочного процесса с металлическим электродом при переменном токе; сварки наклонным электродом; технизации сварочного процесса.

Таким образом, всех вышеуказанных ученых и изобретателей считают основоположниками сварки, теми, кто её изобрел.

Несмотря на такие ключевые открытия в области электросварки, XIV век не славится ее обширным и повсеместным использованием, так как электроэнергия была в дефиците. Применять все новые открытия было проблематично, но никто не собирался отказываться от их применения. Преобразование сварочного оборудования и сварочных аппаратов продолжалось.

1904 год ознаменован появлением резаков. 1908-1909 года характеризуются появлением технологии подводной резки металлов. Применять ее начали во Франции и Германии. Газовая сварка занимала лидирующие позиции в сварочном производстве вплоть до 30-х годов, усиленно применялась в годы Первой мировой войны. Магистральные трубопроводы «Баку-Батуми» и «Грозный-Туапсе» построены посредством применения газовой сварки. Строительство трубопроводов осуществлялось только с помощью газового и газопрессового сварочного процесса.

Строительство нефтепровода «Баку-Батуми»

Дуговая электросварка в эти годы не была такой распространенной ввиду того, что ее источник питания требовал совершенствования (длина дуги была небольшая, она горела неустойчиво). Эту проблему в период с 1914 по 1917 гг. разрешали такие ученые как Строменгер, С. Джонс, Андрус и Стресау, каждый из которых осуществил свой вклад в создание покрытия для сварочного электрода, чтобы легче было поддерживать горение дуги.

Современность

Кратко изложим виды современного сварочного процесса.

Электрическая дуговая сварка.

На данный момент занимает лидирующую позицию среди прочих видов. Сегодня она самая распространенная, доступная и дешевая.

Электрошлаковая сварка.

Самый новейший процесс в области сварки крупногабаритных деталей, например, строительства судов, несущих конструкций, котлов, рельсов и пр. Основополагающий принцип этого вида сварки – электрический ток пропускается через шлак. Шлак образуется при расплавлении флюса, и он же является проводником электрического тока. Вследствие пропускания электрического тока через шлак выделяется теплота.

Существуют следующие виды электрошлаковой сварки:

  • тремя электродными проволоками;
  • электродами большого сечения.

Сущность электрошлаковой сварки

Контактная и прессовая сварка.

Контактная сварка является наиболее старой. Основатель – Уильям Томпсон. Первоначально она была распространена в США, после чего стала использоваться и в России. Это сопровождалось увеличением объема научно-исследовательской деятельности в данной области в России: открывались заводы и комбинаты «Оргаметалл» (ЦНИИТМАШ), «Электрик», «Институт электросварки им. Е.О. Патона», МВТУ им. Баумана, ВНИИЭСО и других.

Контактная сварка подразделяется на:

  • Стыковую (соединение деталей по всей плоскости их касания путем нагрева);
  • Точечную (детали соединяются в одной или в нескольких точках одновременно);
  • Рельефную (элементы соединяются в одной/нескольких точках со специальными выступами-рельефами);
  • Шовную (соединение элементов швом).

Контактная сварка

Прессовая сварка или сварка давлением представляет собой соединение металлов без их расплавления (твердые поверхности), только с деформацией применением силы. Этот вид сварки пришел к нам прямиком из древности с ее холодной сваркой.

Газовая сварка и резка.

Газовая сварка представляет собой процесс расплавления металла с помощью специальных горелок, в которых сжигаются горючие газы. Первая газовая горелка изобретена во Франции в конце 19 века. Работала на смеси кислорода и водорода.

При резке металла происходит путем «сгорания» металла в струе кислорода.

Лучевые виды сварки.

Современные исследования ученых в области оптики, квантовой механики позволяют выделить совершенно новейшие виды лучевой сварки, основанной на энергии ионных и фотонных лучей. Выделяются следующие виды лучевой сварки:

  • Электронно-лучевая (источник теплоты — электронный луч; процесс сварки происходит в специальной установке: в вакуумных камерах);
  • Лазерная (источник теплоты – лазерный луч). Данный вид отличителен следующими чертами: экологическая безопасность, отсутствие механической обработки, высокая скорость сварки, значительной стоимостью лазерных установок.

Сварка лазером

  • Плазменная сварка (источник теплоты – струя из плазмы, то есть дуга, получаемая с помощью плазмотрона).                                                                                                                                                          Плазмотрон может быть прямого и косвенного действия.

Перспективы развития сварочного процесса

Перспективы развития сварочного производства вытекают из существующих на сегодняшний день минусов или проблем уже имеющихся и применяемых видов сварки. Над любым недостатком сегодня в поте лица работают опытнейшие ученые и разработчики оборудования, чтобы сделать человеческую жизнь и производство еще проще.

Первое, на что направлено совершенствование – создание сварочных аппаратов автоматическими в полной или неполной мере. В перспективе такой ход увеличит КПД сварочного процесса, увеличит коэффициент мощности.

Второе – возможность дистанционно управлять и регулировать процесс сварки крупногабаритных и сложных элементов единого сооружения (магистрали, объекты промышленности и пр.)

Третье – поиск способа удешевления лазерной сварки, как когда-то это было сделано с дуговой электросваркой.

Проблемой является также факт создания высококачественных и долговечных сварных конструкций, которые способны функционировать не только в привычных условиях, а также и в условиях резкого перепада температур, под водой и даже в космическом пространстве, что весьма актуально сегодня.

В настоящий момент происходит компьютеризация сварочного процесса в целом. Под компьютеризацией понимается внедрение возможностей компьютерных технологий в основные направления инженерной деятельности в области сварки: научные исследования, предварительное проектирование, управление и контроль технологических процессов.

Важно не упускать значимость информации в сварочном деле. Обладая необходимой информацией, в нужное время и в нужном месте, возможность совершить действительно важные открытия только повышается. Информация должна быть доступной, открытой и понятной. Для этого необходимы единые системы и базы данных с необходимой справочной, библиографической информацией для всех заинтересованных лиц.

Очевидно то, что сварка – уникальный процесс, не имеющий аналогов. Начало развития происходило еще до нашей эры, и этот процесс не прекращается до сих пор. Учитывая необходимость в этой уникальной технологии проводятся ряд научных исследований. С точностью можно утверждать, что процесс развития новых видов сварки не заставит себя ждать, так как технологии в наше время совершенствуются с невероятной скоростью.

Читайте также  Приспособления для сварки профильных труб
[Всего : 0    Средний: 0/5]

Источник: https://svarkaed.ru/svarka/poleznaya-informatsiya/istoriya-razvitiya-svarki-uchenye-i-ih-otkrytiya-v-oblasti-svarki.html

Краткие сведения из истории сварки

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

Сварка, как прогрессивный способ получения неразъемных соединений, заняла ключевые позиции во всех отраслях машиностроения. Применение сварки во многих отраслях промышленности является одним из основных факторов, определяющих технический прогресс и эффективность производства.

В технически развитых странах мира большое внимание уделяется развитию сварочной науки, созданию новых видов сварки, производству автоматизированных сварочных машин, роботизированных сварочных линий и комплексов, применению прогрессивных сварных конструкций, обеспечивающих экономию металла, улучшение качества изделий, снижение трудоемкости и стоимости сварных конструкций.

Благодаря творческому труду ученых, инженеров, научно-исследовательских институтов, ВУЗов, предприятий сварочная наука и производство в Украине стоит на высоком научно- техническом уровне.

Широкое применение сварки в машиностроении обусловлено возможностью создания наиболее целесообразных и одновременно технологичных конструкций из заготовок и деталей, полученных наиболее рациональными методами изготовления (штамповкой, прокаткой, литьем, ковкой).

Сварные конструкции можно изготовить более легкими на 15-20 %, что особенно важно при производстве летательных аппаратов. До недавнего времени при производстве планеров самолетов из алюминиевых сплавов преобладала клепка. С переходом на новые материалы (жаропрочные, нержавеющие стали, титановые сплавы и др.

) сварка стала основным технологическим процессом изготовления планеров, корпусов и двигателей летательных аппаратов.

Если раньше на авиационных заводах слесарносварочные цехи играли вспомогательную роль и больше обслуживали процесс производства (изготовление стапельной оснастки, приспособлений и т.п.

), то при изготовлении цельносварных самолетов и летательных аппаратов основные цехи, в первую очередь цехи агрегатной сварки, превратились в сварочные цехи, что потребовало полной перестройки технологического процесса, где преобладает сварка и сопутствующие ей операции (контроль качества сварки, термообработка сварных конструкций).

Производство цельносварных летательных аппаратов из титановых, жаропрочных сплавов, никелевых сплавов, нержавеющих сталей, новых алюминиевых и магниевых сплавов с большим диапазоном свариваемых толщин потребовало разработки техпроцессов и оборудования для материалов с ограниченной свариваемостью, механизации и автоматизации сварки кольцевых и продольных швов, криволинейных швов, коротких стыков сложного переменного сечения, швов на панелях двойной кривизны, крупногабаритных ребристых панелей, сотовых панелей. Широко применяется сварка для изготовления современных двигателей летательных аппаратов и их узлов (камеры сгорания, сопла ЖРД, охлаждаемые лопатки, роторы компрессоров, жаровые трубы, трубопроводы, корпусные и другие детали и узлы).

Прогресс авиационной, ракетной и космической техники не мыслим без расширения применения сварки, без создания и развития новых видов сварки на основе достижений науки и техники. Поэтому все новейшие разработки в области в первую очередь находят применение при производстве летательных аппаратов.

Дуговая сварка в защитных газах, автоматическая сварка под слоем флюса, электроннолучевая, плазменная, лазерная, диффузионная сварка, контактная, ультразвуковая, холодная сварка являются основными видами, применяемыми в настоящее время при производстве самолетов, ракет и космических аппаратов.

Если в земных условиях сварка завоевывала свои позиции, последовательно вытесняя традиционные методы получения неразрывных соединений, то при изготовлении конструкций в условиях космоса сварка заняла сразу ведущее положение. Первые опыты по сварке в условиях космоса проводили советские космонавты Шонин и Кубасов на «Союзе 6» еще в 1969 году и получили хорошие результаты. « Вулкан» создан в институте сварки им. Патона.

Сварка конструкций, ремонт космических аппаратов, космическая металлургия стали задачей сегодняшнего дня. Над этими задачами активно работают ученые и инженеры, проводится широкий комплекс исследований металлургических процессов в условиях космоса и невесомости, что создает предпосылки для сборки, монтажа космических станций с применением сварки.

В 1984 году советские космонавты Джанибеков и Савицкая испытали универсальный рабочий инструмент (УРИ) для сварки, резки, пайки и напыления с использованием двух малогабаритных электронных пушек (вторая пушка для напыления). Работы велись на космической станции «Салют 7». Работы по испытанию УРИ проводились в открытом космосе. УРИ разработал институт сварки им. Патона.

В 1997 году институт сварки им. Патона, имеющий большие достижения по разработке оборудования для электронно- лучевой сварки в космосе, заключил соглашение с американским научно-исследовательским центром NACA о проведении совместных работ в этой области.

1.1        

Сварка, как метод соединения металлов, известна с тех пор, как человек начал изготавливать изделия из металлов. Изделия, сваренные печной (кузнечно- горновой) сваркой или соединенные пайкой, найдены в раскопках, которые относятся к пятитысячелетней давности.

Древние кузнецы Киева, Новгорода в VIII-XIII веках в совершенстве владели печной сваркой железа и стали, пайкой медных сплавов и благородных металлов. И в настоящее время поражает специалистов высокое качество сварных швов, выполненных печной сваркой при изготовлении кинжалов, ножей, мечей, кос, серпов, топоров, они, как правило, изготовлялись многослойными с тонким лезвием из высокоуглеродистой стали, боковин и обушка из вязкой малоуглеродистой стали. Было освоено изготовление узорчатых мечей, кинжалов из знаменитой дамасской стали, получаемой путем комбинированной сварки прутков стали и железа.

Первым по времени появления видов сварки плавлением была дуговая сварка угольным электродом, которую изобрел русский инженер Н.Н. Бенардос в 1881 году, являющийся основоположником всех современных способов дуговой сварки. Бенардос применил для сварки электрическую дугу, которую еще в 1802 году открыл русский ученый профессор Петров.

Способ дуговой сварки Бенардос запатентован во всех промышленноразвитых странах. В 1888 году русский инженер Н.Г. Славянов разработал способ электродуговой сварки плавящимся электродом, лежащего в основе всех современных способов дуговой сварки.

Однако на первых порах дуговая сварка не получила широкого распространения из-за слабой энергетической базы.

В 1900 году работало не более 100 установок для дуговой сварки. В это время более широкое распространение получила газовая (кислородно-ацетиленовая) сварка, которая преобладала до 30-х годов XX-го века.

После гражданской войны в Советском Союзе большой размах получили исследования по применению и развитию более дешевой и экономичной дуговой сварки на переменном токе. Еще в 1905 году академик Миткевич установил возможность питания электрической дуги переменным током. В 20-е годы академик Никитин разработал сварочные трансформаторы, которые отличались высокой экономичностью и простотой, большими сериями выпускались до 60-х годов.

Большой вклад в развитие сварочной науки и технике и, в частности, в разработку автоматической сварки под слоем флюса, внес институт сварки, который в 30-е годы возглавил известный ученый академик Е.О. Патон. Работы института в области сварочной науки и техники неоднократно отмечались Государственными и Ленинскими премиями СССР. В настоящее время этот институт, возглавляемый президентом Академии Наук Украины, академиком Е. О. Патоном, является ведущим научным центром по сварке не только в Украине, но и во всем мире.

Для многих научно-исследовательских институтов страны институт сварки им. Е. О. Патона является примером по организации научных исследований, эффективности научных разработок, внедренных в широких масштабах в промышленность. Большой вклад в развитие сварочной науки и техники в СССР внесли такие научно-исследовательские институты и ВУЗы, как ЦНИИТМАШ, ВНИИЭСО, НИАТ, МАТИ, МВТУ, Киевский политехнический университет.

В Украине родились такие виды сварки, как автоматическая сварка под слоем флюса (Государственная премия, 1946 год) ; сварка в среде углекислого газа (Ленинская премия, 1963 год) ; электрошлаковая сварка (Ленинская премия, 1957 год) ; сварка трением ; лазерная сварка ; диффузионная сварка в вакууме (Ленинская премия Б 1984 год).

Государственные премии были также присуждены за разработку и широкое внедрение технологии и оборудования для аргонодуговой сварки в авиационной промышленности, за разработку технологии изготовления цельносварных самолетных конструкций и за ряд других работ в области сварочного производства.

В настоящее время Украина занимает видное место по применению, техническому совершенству и автоматизации сварки. В развитии научных основ технологии и разработке современного сварочного оборудования, ведущая роль принадлежит ученым и инженерам института сварки им. Е.О. Патона, ученым технических ВУЗов, НИИ. Сварка — это область техники, где технические средства разнообразных способов получения сварных соединений сочетаются с достижениями в радиоэлектронике, электротехники, автоматики, вычислительной технике, которые являются катализаторами технического прогресса в машиностроении.

Стратегическим рычагом интенсификации народного хозяйства является кардинальное ускорение научно — технического прогресса на основе широкого применения новых поколений машин и оборудования, которые способны обеспечить внедрение прогрессивных, энергосберегающих технологий повысить производительность труда, снизить материалоемкость, существенно улучшить качество продукции, улучшить экологическую обстановку.

В этой связи в области сварочной науки и техники необходимо в первую очередь решать вопросы широкой комплексной автоматизации сварочных и сопутствующих процессов применения робототехнических комплексов, повышения эффективности технологических процессов, сокращения численности обслуживающего персонала, обеспечения здоровых условий труда. Следует отметить, что 2/3 роботов, производимых в мире, используются для технологических операций, связанных со сваркой.

1.2        

Классификация сварки.

Классификация сварки устанавливается по физическим, техническим и технологическим признакам. В зависимости от формы энергии, которая используется для образования сварного соединения, сварка делится на классы:

—       термический ; термомеханический ;механический.

Вид источника энергии, который непосредственно используется для образования сварного соединения, определяет вид сварки.

Термический класс состоит из следующих видов сварки: дуговая ;электрошлаковая плазменная ; электронно-лучевая ; ионно-лучевая ; сварка тлеющим разрядом ; индукционная ; световая (лазерная) ; газовая ; термитная ; литейная.

Термомеханический класс состоит из следующих видов сварки:

n   контактная ; диффузионная ; индукционнопрессовая ; газопрессовая ; термитнопрессовая ; дугопрессовая ; шлакопрессовая ; печная (кузнечно-горновая) ; термокомпрессионная.

К механическому классу относятся виды сварки, где сварные соединения образуются с использованием механической энергии и давления: холодная ; ультразвуковая ; трением ; сварка взрывом ; магнитоимпульсная сварка.

Определение сварки по ГОСТу.

Читайте также  Сварка дверных петель

Процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или классическом деформировании, или совместным действием того и другого.

Определение пайки по ГОСТу.

Процесс образования соединения с металлическими связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, их смачивание припоем, затекание припоя в зазор и последующей его кристаллизации.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

Источник: http://zinref.ru/000_uchebniki/03400metalurg/002_00_Lektsii_po_svarke_Varukha_2009/001.htm

История развития сварки

В строительстве зданий, создании автомобилей, и производстве различных металлических изделий большую роль играет сварка. Доставка воды и удаление стоков происходит по трубам сваренным электрической дугой и покрытыми электродами.

Отопление, двери, лестницы и перила тоже часто изготавливают при помощи сварки различными аппаратами. Без этого человечество находилось бы в далеком прошлом в плане передовых конструкций и коммуникаций.

Но когда началась история сварки? Кто первый открыл явление электрической дуги и понял какие возможности это дает? Как совершенствовалось оборудование и технологии со временем?

Достижение человечества

Сварочный метод соединения металлов произвел настоящую революцию в мире промышленности и строения, ускорив создание и увеличив прочность многих конструкций. Речь идет о возбуждении электрической дуги между двумя контактами, подсоединенными к полюсам аппарата. Дуга нагреваясь плавит кромки металла, создавая общую «лужицу» расплавленного железа. Так происходит соединение сторон в единый сплав.

Чтобы повысить прочность шва используется плавящийся материал, который может быть в виде стержня электрода, или как дополнительная присадочная проволока. Так можно производить не только сварку, но и наплавку истертых деталей. Сложность заключалась в создании безопасного метода, ведь электрическая дуга способна проявляться и у высокого напряжения, но удержание рабочих частей с большим значением вольт очень опасно для человеческой жизни.

Процесс шагнул дальше, когда ученые смогли создать понижающие источники тока, где благодаря принципу электромагнитной индукции напряжение значительно понижалось, а сила тока наоборот возрастала. Это позволило обезопасить сварочный процесс, а увеличенная сила тока дала возможность плавить более толстые стороны металла. Дальше ученые сконцентрировались на модернизации электродов и рабочих элементов в руках сварщика.

Большие усилия прилагались и в области защиты сварочной ванны от внешних газов. Если вести шов голым стержнем металла, то дуга будет гореть, но последующий валик металла будет весь пронизан порами удаляющегося углерода. Чтобы создать прочное герметичное соединение потребовалось разработать различные обмазки для электродов и специальные порошки-флюсы, предотвращающие взаимодействие расплавленного металла и окружающего воздуха. Но пришли люди к этому не сразу и история развития сварки начинается еще в древних веках.

Самые первые проявления сварки

Еще при раскопках в древнем Египте были найдены украшения из золота, которые спаивались между собой оловом. Разогретый на углях легкосплавный материал наносился на золотые украшения и застывая образовывал некоторое соединение. Во время раскопок в Помпеи археологи нашли остатки водопроводных коммуникаций, которые имели поперечные швы на свинцовых трубах. Поскольку свинец тоже легко плавился на огне, он поддавался заливанию в формы и созданию соединений.

Некоторые металлы соединялись в кузнях. Стороны разогревались на углях до пластичного состояния и сбивались ударами тяжелых молотков. Такое спрессовывание давало надежную сцепку материалов. Это нашло применение в создании корпусов артиллерийский орудий устанавливаемых на кораблях. Частично они выливались в формы, а частично соединялись кузнечной сваркой и дополнительным обрамлением хомутами. Но возможности человечества были ограничены температурой углей. Поэтому другие металлы для соединения были недоступны.

Открытие электрической дуги

История электросварки начинается с 1802 года, когда В.В. Петров, находясь в медико-хирургической академии воспроизвел явление горения электрической дуги между двумя концами аппарата. Произошло это в Санкт-Петербурге. Последующие исследования доказали реальность применения этого явления для плавления металлических кромок и соединения деталей.

Профессором было предложено использовать температуру от электрической дуги для быстрой плавки известных металлов. С 1881г в качестве элементов между которыми возбуждалась дуга стали использовать угольный электрод и металлическую поверхность. Спустя почти 90 лет с момента открытия свойств тока между двумя полюсами, в 1888 году Славянов предложил заменить угольный элемент на плавящийся металлический стержень.

У образовавшегося процесса было несколько сложностей:

  • температура дуги была нестабильна, что осложняло сварку;
  • ванна нуждалась в лучшей защите от внешней среды;
  • в образованном шве было много дефектов в виде пор и наплывов.

Чтобы улучшить структуру шва начали развиваться гранулированные средства, получившие название флюс. Это стали применять с 1902 года. Металлический стержень обмакивали в заготовленную пасту с содержанием окиси металлов, воды и карбонатов. После высыхания расходный элемент был готов к сварке. Подобным образом до сих пор изготавливают самодельные электроды.

Быстрое развитие технологий в XX и XXI веках

С началом XX века изобретения в области сварки стали различаться на подкатегории по используемому оборудованию. Разработчики поняли, что не только электрическая дуга способна плавить металл, но и ацетиленовое пламя может развить температуру до нескольких тысяч градусов.

Для этого был разработан ацетиленовый генератор в 1906 году. Их конструкция имеет большое сходство с современными моделями и заключается в погружении карбида в жидкость, где окисление содействует разложению твердого материала и выделению чистого ацетилена. В камере нагнетается давление и по шланге газ передается в горелку.

В 1903 году два французских разработчика предложили практичную конструкцию сварочной горелки со смесительной камерой. По одному каналу подавался ацетилен, а по второму кислород, который «разгонял» температуру факела до 3000 градусов. Это нашло широкое применение в сварке водопроводов и газопроводов.

Параллельно с этим продолжала развиваться и электрическая сварка, история которой включает 1912 год, когда было принято решение выпустить электроды с толстым покрытием. Это дало несколько плюсов:

  • лучшую защиту от внешней газовой среды;
  • стабильное горение дуги;
  • более плотные швы, аналогичные по структуре с основным металлом;
  • возможность применения на кораблях и в промышленности.

С 1940 года миру стала доступна сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа. Изначально это был гелий, но сейчас применяется и аргон. Сваривание ведется за счет электрической дуги, которая горит между неплавящимся электродом и кромками сторон. Там где требуется более крепкий шов, добавляется присадочная проволока. Данные виды сварки позволили соединять нержавеющую сталь и алюминий, а чистота шва быстро понравилась специалистам.

Из последних достижений в области сваривания материалов имеются:

Краткий экскурс в историю и обобщение

Если подвести итог, то история развития сварки имеет несколько ключевых точек на ленте времени. Их можно выделить так:

  • 1802 г — российский ученый В.В. Петров обнаружил возникновение электрического разряда, характеризующегося ярким белым светом, удержание которого в течение определенного времени приводит к быстрому образованию температуры и возгоранию каменного угля.
  • 1803 г — Петров опубликовывает собственное издание, где описывает личные опыты по воспроизведению вольтова столба и электрической дуги, а также использования этих физических явлений для электрической сварки и пайки металлических материалов. Параллельно ученый описал возможность применения дуги для создания освещения.
  • 1882 г — историческая дата, когда Н.Н. Бенардос воспроизвел сварку электрической дугой с использованием угольных электродов. Ученый получил патенты на свое открытие в России, Германии, Англии, Франции, Италии и США. Метод получил своеобразное название «электрогефест».
  • 1888 г — Н.Г. Славянов, будучи первооткрывателем-практиком, реализовал на практике применение плавящегося электрода и дополнительного слоя флюса на металлической поверхности. При наблюдателях со стороны гос комиссии он заварил деталь от паровой машины. Спустя пять лет ученый получил медаль на мировой выставке в Америке, за сварку в слое флюса из толченого стекла.
  • 1905 г — В.Ф. Миткевич выступил с рациональным предложением использовать трехфазную дугу при соединении металлических частей. Это позволило работать с более толстыми материалами и создавать глубокие крепкие швы покрытыми электродами.
  • 1932 г — еще один советский ученый К.К. Хренов реализовал сварку электрической дугой в подводной среде. Это дало начало различным глубинным методам прокладки коммуникаций через водоемы, а также улучшило ремонтные работы на судах.
  • 1939 г — Е.О. Патоном опробованы методы сварки под флюсом и созданы головки для аппаратов с автоматическим действием. Позднее институт, названный в честь этого ученого, внес множество новаторских идей по усовершенствованию различных способов сваривания металлов.

Сварка, история которой будет еще продолжаться, позволила создать многие конструкции и изделия, без которых было бы невозможно современное строительство и другие разработки. Ученые продолжают трудиться над созданием более экономичных аппаратов, способных соединять металлы различной структуры. Но основные технологические процессы, по которым осуществляется сварка, остались такими же как и 100 лет назад.

Поделись с друзьями

4

1

3

Источник: https://svarkalegko.com/tehonology/istoriya-elektrosvarki.html

История возникновения и развития сварки

Историю развития сварки можно проследить начиная с древних времен. Самые ранние примеры соединенного металла это древние изделия из бронзы. По оценкам, некоторые вещи были изготовлены более 2000 лет назад.

Во время железного века египтяне и люди в восточной части Средиземноморья научились сваривать куски железа вместе. Было найдено много инструментов, которые были сделаны приблизительно 1000 лет до н. э.

В Средние века развивалось искусство кузнечного дела, производилось много изделий из железа соединенных процессом получения неразъёмных соединений молотком. История развития сварки говорит о том, что до 19 века процесс соединения, как мы его знаем сегодня с помощью газа или электричества не применялся.

Первые подобия электросварки

Производство дуги между двумя углеродными электродами с помощью батареи приписывают сэру Хэмфри Дэви в 1800 году. В середине XIX века был изобретен электрогенератор и стало популярным дуговое освещение. Впервые идея процесса дугового освещения профессором В.В. Петровым была использована для сваривания металлов. Не останавливались и изобретения соединения металлов с помощью газов. Эдмунду Дэви из Англии приписывают открытие ацетилена (реакция карбида калия с водой) в 1836 году.

Бенардос Н.Н.

Французский электротехник 19 века Огюст де Меритан, работая в лаборатории использовал тепло дуги для соединения свинцовых пластин для аккумуляторных батарей в 1881 году.

Читайте также  Холодная сварка для керамики белая

Его ученик русский инженер Николай Николаевич Бенардос, работая в этой же французской лаборатории внес свою лепту в историю развития сварки получив патент на изобретение этого соединения. Вместе с русским инженером Станиславом Ольшевским он получил также британский патент в 1885 году и американский патент в 1887 году.

Патенты предусматривали и держатель электрода. Это было начало углеродной дуговой сварки. Углеродное дуговое соединение стала популярным в конце 1890-х и начале 1900-х годов.

История развития сварки отмечает изобретателем электрической дуговой сварки русского инженера Николая Николаевича Берандоса (1842-1905).

1882 году русский инженер Н.Н.Бенардос внес в историю развития сварки новый метод, в котором были использованы угольные электроды.

Применение электродов

В 1888 году русский инженер Николай Гаврилович Славянов впервые использовал электроды, в конструкцию которых входил металлический прут под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сумел сварить коленчатый вал паровой машины.

Эта идея покрытия электрода развивалась. Инженеры предлагали тонкое покрытие из глины или извести которое обеспечивало более устойчивую дугу. Оскар Кьелльберг из Швеции изобрел покрытый электрод смесью карбонатов и силикатов.

Между тем, процессы сварки развивались включая заварку места, шва, проекции и встык. В 1903 году немец по имени Гольдшмидт изобрел термитную сварку, которая впервые была использована для соединения железнодорожных рельсов.

В этот период были также усовершенствованы газовая резка. Производство кислорода, а затем сжижение воздуха, наряду с введением в 1887 году выдувной трубы или горелки, помогло развитию этого направления. Однако примерно в 1900 году был разработана горелка пригодная для использования с ацетиленом низкого давления.

Первая мировая война принесла огромный спрос на производство вооружения и история развития сварки была востребована для производства оружия. Многие компании появились в Америке и Европе для производства сварочных аппаратов и электродов в соответствии с требованиями.

Переменный ток был изобретен только в 1919 году и не стал популярным до 1930-х годов когда началась массовая добыча электроэнергии. После этого электрод с необходимым покрытием нашел широкое применение.

В 1920-х годах были разработаны различные типы сварочных электродов. В течение 1920-х годов существовали значительные споры о преимуществах стержней с металлическим и неметаллическим покрытием изготовленные методом экструдирования (перемалывания).

В течение 1920-х годов были проведены значительные исследования по экранированию дуги и зоны сварки внешними применяемыми газами. Атмосфера кислорода и азота при контакте с расплавленным сварочным металлом вызывала хрупкие и иногда пористые сварные швы. Инженеры использовали водород в качестве сварочной атмосферы.

Водород был заменен на атомарный водород в дуге. Атомарный водород образовывался путем воздействия электрического разряда. Эта дуга производила вдвое больше тепла, чем кислородное пламя.

Атомарный водород никогда не становился популярным, но использовался в 1930-х и 1940-х годах для специальных применений инструментальных сталей.

В 1932 год впервые в мире в Советском Союзе была проведена сварка под водой.

Инженеры Х. М. Хобарт и П. К. Деверс выполняли аналогичную работу, но использовали атмосферу газов аргона и гелия. В своих патентах, поданных в 1926 году дуговая сварка с использованием газа была предвестником процесса нового способа.

В 1953 году профессор Любавский и ассистент Новошилов объявили об использовании сварки расходными электродами в атмосфере CO2 газа. Процесс применения СО2 немедленно приобрел популярность ввиду того, что использовалось уже разработанное оборудование для инертного газа. Эта вариация вскоре стала самой популярной технологией дуговой сварки.

Другим вариантом является использование инертного газа с небольшим количеством кислорода, которое обеспечило устойчивую дугу.

Как работает сегодняшняя обычная бытовая сварка?

Коротко как работает сегодняшняя обычная бытовая сварка: к электроду и свариваемому изделию для создания и поддержания дуги от специального устройства подводится электричество. Под действием температуры дуги кромка свариваемого металла и металл из электрода начинают плавиться. Из-за того, что все участвующие металлы расплавились, они смешиваются между собой образуя крепкое сцепление, в то же время расплавленный шлак всплывает на поверхность, что образует защитную пленку. После затвердения металла будет образован сварной шов.

1882 год — Бенардос создал первую сварку, в которой были использованы угольные электроды.

1888 год — Славянов впервые использовал электроды, в конструкцию которых входил металлический прут под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сумел сварить коленчатый вал паровой машины.

1939 год — Патон придумал как автоматизировать сварку под флюсом, сварочные флюсы, башни для танков а также первый мост из сваренных элементов.

Сегодняшнее развитие науки и техники позволило применить принципиально новые пути и способы соединения металлов.

Вырвавшись в космос, люди не остановились не путешествиях вокруг Земли. Следующей целью явилась Луна и  чтобы туда долететь надо было прежде преодолеть притяжение Земли. Для этого  скорость ракеты была  11,2 км/с или 40 000 км/ч. Скорость ракеты  7,9 км/с (29 тыс.км/ч) необходимо чтобы попасть на околоземную орбиту,   11,2 км/с (40 тыс. км/ч) — если нужно отправить корабль в межпланетное путешествие.  Скорость корабля …

Читать далее »

Температура  поверхности Солнца определяется путем анализа солнечного спектра. Известно, что солнечное излучение является источником энергии всех природных процессов на Земле поэтому ученые определили количественную величину  нагретости различных частей нашей звезды. Интенсивность излучения в отдельных цветовых частях спектра соответствует температуре 6000 градусов. Такова температура поверхности Солнца или фотосферы. Во внешних слоях солнечной атмосферы — в хромосфере и в короне — наблюдается более высокая температура. В короне …

Читать далее »

В наше время констатирование факта, что есть ядро Земли, никого не удивит. А вот подкрепить это констатирование каким-нибудь доказательством значительно сложнее. Для того, чтобы доказать наличие металлического и притом жидкого ядра, следует обратиться к оправдавшей себя дисциплине, какой является сейсмология. Ядро Земли центральная геосфера находящаяся под мантией радиусом порядка 3500 км и состоящая, вероятно, из расплавленного железа и никеля. Попробуем  …

Читать далее »

По своему происхождению гидросфера связана с образованием земной коры и является побочным продуктом этого процесса. Гидросфера Земли — водная оболочка находящаяся в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом, газообразном. Образование водной оболочки Кажется невероятным, что вся вода океанов, как и весь атмосферный воздух, происходят из недр Земли. Они возникли в результате дистилляции мантии, что было убедительно доказано в 50-е годы 20 …

Читать далее »

Атмосфера, как побочная смесь веществ при  образовании планеты, является продуктом дистилляции (образование летучих компонентов). В ходе геологических процессов сформировалась  атмосфера Земли которая распространяется до 2000 км, что составляет треть радиуса нашей планеты. Образование газовой оболочки планеты На ранних стадиях развития Земли атмосфера имела иной состав, чем сегодня — в ней, вероятно, отсутствовал свободный кислород. Геологи даже считают возникновение атмосферного кислорода за веху в истории …

Читать далее »

Вода как неорганическое соединение на Земле играет исключительную роль  во всех природных процессах. Казалось бы соединение газообразных водорода и кислорода должно породить газ. А вот уж нет. Вода в природе бывает жидкая, твердая, в виде паров и еще во множестве научных, но не практических, промежуточных агрегатных состояниях. Вода имеется во всех природных оболочках планеты Земля — литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере. Дождевая Одной …

Читать далее »

Каждое тело на Земле и в космосе испускает электромагнитные излучения (фотоны) различной длины. Как при рождении Вселенной так и сейчас излучение фотонов — этих основных элементарных частиц, играет гораздо более значительную роль, чем остальных. Элементарная частица на Земле Чем выше температура тела, тем больше фотонов с большей частотой оно будет излучать.  Температура это характеристика частицы в состоянии излучения. Если фотоны соприкасаются с какой-либо …

Читать далее »

Считается три классических состояния вещества твердое, жидкое и газообразное. Но если что-либо сильно сжать, то оно перейдет в еще одно агрегатное состояние в вырожденное вещество. Агрегатное состояние материи Если плотность вещества увеличивается, то в определенном объеме повышается количество частиц, постоянно приближающихся друг к другу. В этом объеме электроны не знали бы, к какому атому они принадлежат, и беспорядочно перелетали бы между атомами в воде, …

Читать далее »

Человек является неотделимой естественной частью биосферы. Из нее он черпает энергию в виде пищи которая сформировалась с помощью солнечного излучения. Известно, что солнечное излучение постоянно и стабильно, но существует и нестабильная переменная активность Солнца. Постоянная  составная часть излучения не меняется, в ней сосредоточена большая часть необходимой для жизни энергии.  Использование этой энергии, а Солнце излучает фотоны, абсолютно необходимо для поддержания жизни на Земле. Вторая …

Читать далее »

Фотоны или кванты электромагнитного излучения уносят с Солнца гораздо больше энергии, чем нейтрино или все остальные частицы вместе взятые. Солнце излучает фотоны, а их интенсивность  складывается из двух составных частей: постоянной и переменной. Постоянное излучение Постоянная фотонная составная часть не меняется, в ней сосредоточена большая часть солнечного источника. Солнце излучает фотоны как основные элементарные частицы фотосферой, в то время как хромосфера и корона мало участвуют …

Читать далее »

Чтобы познать функцию какого-либо организма, нужно знать, из чего и каким образом он возник. Из какого материала состоит наша планета как целое, в результате какого механизма произошло сотворение Земли столь сложного, огромного тела? Изучение состава объясняет создание планет Ответы на эти вопросы ученые смогли получить только в последнее десятилетие. В прошлом люди эти вопросы задавали не часто, ибо знали, что ответы находятся там, куда …

Читать далее »

Солнце играет исключительную роль для человечества как основной равномерный источник энергии для жизни. Состав и строение Солнца изучается учеными по мере доступности основных характеристик. Состав нашего светила Свойства этих веществ — плотность, температура, давление и химический состав  зависят от расстояния к центру звезды. Химический вещества  различны чем состав планет солнечной системы. Плотность Например, центр Солнца обладает плотностью, превышающей в 9 раз плотность олова или в 150 раз …

Читать далее »

Источник: http://v-nayke.ru/?p=1698

Понравилась статья? Поделить с друзьями: