Історія та розвиток зварювального виробництва
Історія та розвиток зварювального виробництва
Зміст
Передмова
Розділ 1. З історії зварювання
Розділ 2. Розвиток електричного зварювання
Глава 3. Основні види сучасного зварювання
3.1 Електричне дугове зварювання
3.2 Електрошлакове зварювання
3.4 Газове зварювання та різання
3.5 Променеві види зварювання
Передмова
Розвиток людства на останньому етапі (із закінченням останнього льодовикового періоду) налічує майже 12000-річну історію.
Якщо заглибиться в історію, то можна помітити, що з давніх часів успіхи людського суспільства в цілому та окремих племен і народів окремо великою мірою залежали від можливостей технологічних процесів, що існували в цей час. Важливе місце з багатьох технологій займають методи з'єднання. Людина стала розумною істотою (Homo sapiens) лише тоді, коли стала створювати знаряддя праці та зброю.
Користуватися палицями та камінням можуть і мавпи, але здогадатися прив'язати камінь до палиці може тільки істота, яка має свідомість. Тому першим технологічним процесом був різновид з'єднання – зв'язування.
Первісна людина мала достатньо каміння і багато часу для вдосконалення методів виготовлення кам'яних знарядь. Американські індіанці, наприклад, використовували вулканічне скло (обсидіан), яке легко розколюється на пластини та обробляється. У первісних людей камінь поступово став поступатися місцем міді – спочатку самородної, якої у природі було чимало, та був і виплавленої з мідної руди.
Порівняно з розколюванням, обтісуванням, шліфуванням, свердлінням, прив'язуванням каменів, лиття та кування міді виявилися складнішими.технологічними процесами. Зросла кількість та значущість факторів або параметрів процесу, які потрібно було контролювати, щоб досягти хороших результатів при виготовленні виробів високої якості. Одним із таких параметрів було - підтримання необхідної для технології температури на багатті.
Ще складнішим став технологічний процес отримання штучного сплаву, наприклад, бронзи (Cu + Sn), що вимагає контролю кількісного співвідношення (1:0,83) компонентів міді та олова. Але оскільки вона має високі споживчі властивості в порівнянні з вихідними матеріалами, то труднощі отримання її не зупиняла людей. І все ж найкращими матеріалами для виготовлення виробів були залізо та його сплави.
Дедалі більше матеріалів входило до сфери життєдіяльності населення, удосконалювалася і технологія їхньої обробки. Але історикам ще довго не вдавалося встановити залежність між створенням нових технологій та зміною побуту людей.
Свій внесок у вивчення цих закономірностей зробив на початку 19 століття датський дослідник К. Томсен.
У виставі античного суспільства найбільш уславленими пам'ятками є, так звані - «Сім чудес світу»:
1. Стародавні єгипетські піраміди.
2. Храм Артеміди в Ефесі близько 550 р. до н.е. (В грец. Міфології дочка Зевса - богиня полювання, покровителька породіль. Зображувалася з луком і стрілами. Їй відповідала римська Діана).
3. Мавзолей у Галікарнасі середина 4 ст. до н.е. (Гробниця правителя Карі Мавсола в м. Галікарнасі – монументальна похоронна споруда. Звідси і походить назва - Мавзолей).
4. Терасні (висячі) сади Семіраміди у Вавилоні 7 ст. до н.е.
5. Статуя Зевса в Олімпії 430 років до н.
6. Статуя Геліоса у Родосі 292 – 280років до н. (Колос Родоський)
7. Олександрійський маяк – 280 років до н.е.
Як показують археологічні дослідження та історичні хроніки – «Колос Родоський» був зовні покритий тонкими мідними листами, які були з'єднані між собою з використанням холодного зварювання. Тобто технологію зварювання було застосовано і при створенні шедеврів античного періоду.
Латунь(від нім. Latun) - сплав міді з цинком (до 50%), часто з добавками Al, Fe, Mn, Ni, Pb та інших елементів у сумі до 10%. Добре обробляється тиском, має гарну пластичність, достатню міцність, корозійностійку.
Мельхіор(виходить від імен изобр. Француз. Майо (Maillot) і Шар'є (Charier)) - сплав міді з нікелем (5 - 30%) іноді з додаванням заліза (до 0,8%) і марганцю до 1%. Має гарну корозійностійкість, обробляється в гарячому і холодному стані.
Нейзільбер (з нім. нове срібло) - сплав міді з нікелем (5 - 35%) та цинку (13 -43%)
Зварювання– процес отримання нероз'ємного з'єднання за допомогою встановлення міжатомних (металевих) зв'язків між частинами, що з'єднуються, при їх нагріванні і розплавленні або пластичному деформуванні, або того й іншого разом.
Пайка– процес утворення з'єднання з міжатомними зв'язками шляхом нагрівання матеріалів, що з'єднуються нижче температури їх плавлення, змочування їх припоєм, затікання припою в зазор і подальшою його кристалізацією.
Син датського купця і судновласника Крістіан Томсен (на поч. 19 століття), займаючись бухгалтерською справою, він, одночасно, почав вивчення археологічних скарбів національного музею в Копенгагені, в якому зберігається найбагатший матеріал зібраних з усього світу різних, у тому числі й унікальних знахідок. Він встановив таку відповідність -чим примітивніша обробка виробу, тим «старше» воно за віком, тобто більш давнє за часом його виготовлення.
Він запропонував розділити історію матеріальної культури на три періоди:
1. кам'яний - енеоліт до 4 століття до н.е.;
2. бронзовий - 4 століття до н. - 1 століття до н.е.;
3. залізний вік з 1 століття до н. до теперішнього часу.
Лише у 60 роках 19 століття ідея К. Томсена, якому на той час було вже за 70 років, отримала міжнародне визнання. Класифікація ця пов'язана з тим, що критерієм була прийнята технологія обробки матеріалів.
У той же час, якщо за основу прийняти технологію виготовлення складеного виробу, то за поширеними на той час способами з'єднання історію матеріальної культури можна розділити на вік зв'язування, вік античного зварювання, вік клепки та сучасний період зварювання. Однак це класифікація не зовсім точна, т.к. крім нероз'ємних з'єднань були і роз'ємні, такі як прив'язування, а також шарнірні, клинові, різьбові та ін.
Глава 1. З історії зварювання
Зварювання виникло першому етапі розвитку людської цивілізації. Ще в кам'яному столітті каменем підходящої форми давня людина могла відкувати вироби із самородків шляхетних металів – золота, срібла, міді. Таким же технологічним прийомом, коли потрібно було збільшити розміри виробу, з'єднували ці пластини між собою, тобто. застосовували один з видів зварювання - холодне зварювання, - зварювання металів у холодному стані шляхом докладання зусиль, що деформують. Цей перший спосіб зварювання, що вийшов з древнього періоду, отримав розвиток в даний час для з'єднання мідних, алюмінієвих проводів, оболонок кабелів зв'язку, морозильних камер холодильників і т.д. У давнину цей спосіб був використаний при зварюванніблагородних металів, що практично не окислюються. Вдаряючи по складених разом шматках металу, вдавалося досягти міцного з'єднання. У Дублінському Національному музеї зберігається золота коробка, виготовлена в епоху пізньої бронзи, стінки та днище її скуті щільним швом. Як вважають експерти, виготовлено її за допомогою холодного зварювання.
За кілька тисячоліть до н. деякі племена (наприклад, біля Бесарабії, України) видобували з руди мідь, свинець. Але технікою лиття вони ще не опанували, тому вони підігрівали і сковували окремі шматки, отримуючи більші шматки та вироби з них.
Поява бронзи – сплаву міді та олова – змусила давніх умільців взятися за розробку нових методів з'єднання окремих елементів разом (зварювання). Бронза має високу твердість, міцність, опір стирання. Однак досить низька пластичність не дозволяла застосовувати ковальське зварювання для з'єднання окремих заготовок. До того ж зросли і габарити виробу, і важко поступово розігріти їх. У III-II тис. років до н. умільці трипільських племен застосовували скручування, фальцювання, склепування, паяння.
Навести приклад про знахідки на землях колишньої Римської Імперії бронзові судини циліндричної форми h=310 мм d=0,5-0,7 мм були зварені за утворюючим ливарним зварюванням!
На початку залізного віку почали отримувати кричне залізо. Шматки залізняку (оксиди та ін. з'єднання заліза) нагрівали разом з вугіллям і отримували грудки, в яких перемішані частинки заліза, шлаку та залишків вугілля. А потім ці грудки (криці) багаторазово нагрівали та проковували у гарячому стані. Частинки шлаку та вугілля видавлювалися, а окремі частинки заліза з'єднувалися між собою – зв'язувалися, утворюючи щільний метал. Багаторазове нагрівання та кування – зварювання робилиметал чистіший і щільніший. Для розкислення додавали природні сланці.
При сиродутному чи кричному способі одержання заліза, який панував протягом тисячоліть криці отримали відносно невеликих розмірів і для отримання виробів справді великих розмірів їх (шматки) необхідно було поєднувати між собою. Для збільшення довжини виробів зварювання вели внахлестку.
Клинки та мечі виковували з кількох смуг середньовуглецевої сталі (0,3-0,4%).
Часто під час виготовлення ножів, серпів, сокир ковалі – зварювальники наварювали невелику сталеву пластину на ріжучу частину леза.