Основні етапи розвитку зварювання
Коротки курс лекції за фахом
«Електрогазозварювальник»
Переваги зварювання перед іншими видами з'єднань
Застосування зварювання для з'єднання елементів різних металевих об'єктів має ряд переваг перед іншими видами з'єднання:
1. Економне використання металу конструкції внаслідок повного використання поверхні перерізу для з'єднання; нижча вага елементів, з'єднаних за допомогою зварювання; можливість з'єднання тонших елементів конструкції; зниження рівня шлюбу та зменшення припусків на додаткову обробку при заміні лиття зварюванням.
2. Застосування зварювання має низку фінансових переваг: зниження собівартості робіт внаслідок зменшення їх трудомісткості, зниження ресурсомісткості, збільшення продуктивності праці та, внаслідок цього, скорочення термінів виконуваних робіт, зменшення витрати матеріалів.
3. Зварювання успішно замінює кування і лиття, оскільки за допомогою зварювального апарату можна з легкістю виготовити виріб складної конструкції з окремих штампованих або відлитих елементів.
4. Значне зниження вартості виробничого устаткування.
5. Можливість створення повністю автоматизованого та механізованого виробництва різних зварних виробів.
6. Можливість використання в зварюваних конструкціях нових матеріалів: високоміцних сталей, полегшених профілів, листового прокату з багатьма шарами, легких сплавів, особливо чистих металів тощо.
7. Полегшення виробництва мініатюрних деталей та елементів.
8. Широкий діапазон застосування зварювальних апаратів: зварювання, різання, наплавлення.
9. Вищі показники міцності та надійності зварних з'єднань.
10. Поліпшення умов праці навиробництві завдяки нижчому рівню шуму.
Розвиток зварювання
У розвиток зварювальної науки та техніки особливий внесок зробили українські вчені та інженери – В. В. Петров (1761 – 1834), Н. М. Бенардос (1842–1905), Н. Г. Слов'янов (1854–1897).
Василь Володимирович Петров уперше у світі в 1802 р. виявив явище електричного дугового розряду від побудованого ним надпотужного "вольтового стовпа", який складався з 2100 пар різнорідних гуртків - елементів (мідь + цинк), прокладених паперовими кружками, змоченими водним розчином нашого.
Н. Н. Бенардос запропонував і зробив у 1880-1890 рр.. всі основні види дугового зварювання: електродами, що плавляться і неплавляться, дугою прямої і непрямої дії, ручну, напівавтоматичну і автоматичну, незахищеною дугою і в середовищі захисного газу.
Н. Н. Бенардос у 1887 р. запропонував основні види електроконтактного зварювання - точкову та роликову.
Після детальної розробки свого винаходу Н. Н. Бенардос отримав на нього патенти в Англії, Бельгії, Німеччині, Італії, Франції, США та інших країнах.
У 1886 р. він отримав український патент на "Спосіб з'єднання та роз'єднання металів безпосередньою дією електричного струму". Н. Н. Бенардос застосував створений ним спосіб не тільки для зварювання, але й для наплавлення та різання металів.
Майже одночасно з Н. Н. Бенардосом працював інший найбільший винахідник - Микола Гаврилович Слов'янов, який багато зробив для розвитку дугового зварювання.
Микола Гаврилович Слов'янов наприкінці 1888-1889 р.р. здійснив і широко впровадив електродуговий вилив металевих виробів і зварювання металевим електродом, що плавиться, розробив основи металургії зварювального процесу і, зокрема, здійснив зварювання під шлаковим захистом.
Володіючиглибокими знаннями металурги та електротехніки, Н. Г. Слов'янов розробив спосіб дугового зварювання металевим електродом із захистом зварювальної зони шаром порошкоподібної речовини (флюсу) та перший у світі механізм "електроплавильник" - для напівавтоматичної подачі електродного прутка в зону зварювання.
Спосіб зварювання металевим електродом, що плавиться, отримав назву "дугове зварювання за способом Слов'янова". Перша публічна демонстрація нового способу відбулася 1888 р. у Пермі.
Винаходи М. Г. Слов'янова здобули світове визнання, вони були запатентовані в багатьох країнах Європи, в Америці. У 1893 р. на Всесвітній виставці в Чикаго М. Г. Слов'янов був нагороджений дипломом та золотою медаллю за винахід електродугового зварювання металів.
М. Г. Слов'янов навчився розраховувати та будувати електричні прилади та машини, у тому числі великі на ті часи динамо-машини для потреб заводського виробництва, і зокрема спеціальний зварювальний генератор.
Ці машини надалі стали технічною базою розробки блискучих винаходів дугового електрозварювання та електричного виливку, прототипу електрошлакового зварювання та електрошлакового переплаву сталей.
Слов'янов уперше за допомогою нового способу зварив вал парової машини. Свій спосіб він назвав "електричним виливом металів", електрозварювальника - "електровідливником", а організований ним вперше у світі електрозварювальний цех - "електроливарним". Тут було підготовлено перших електрозварників. Під "електричним виливом" винахідник розумів дугове електричне зварювання металевим електродом, а під терміном "зварювання" - тільки зварювання тиском або пластичне зварювання без розплавлення металу, що зварюється, наприклад, широко застосовувану тоді ковальське зварювання.
У 30-х роках XX ст. були організованідослідні лабораторії, інститути. Почалася підготовка фахівців із зварювання. У цей період великий внесок у розвиток та впровадження зварювальних процесів зробив інший наш співвітчизник - Євген Оскарович Патон. Він розробив і розпочав реалізацію програми вдосконалення обладнання та технологій зварювання, особливо домагаючись покращення якості з'єднань. У створеній ним лабораторії, перетвореній у 1934 р. у науково-дослідний інститут (першу у світі спеціалізовану організацію з вивчення проблем зварювання), одним із напрямків став розвиток електродугового зварювання металевими електродами та електродним дротом.
До кінця 30-х дослідники повернулися до ідеї Слов'янова захищати зону дуги насипним флюсом, а електрод подавати без спеціальних захисних матеріалів.
Основні етапи розвитку зварювання
Розвиток зварювання нашій країні можна умовно розділити п'ять етапів.
1. Підготовка кадрів (1918-1928) та початок розвитку науки. У 1925 р. академіки В. П. Нікітін та А. І. Вологдін організували зварювальні спеціальності в інститутах Дніпропетровська та Владивостока.
2. 1929-1935 роки - бурхливий розвиток зварювання та різке підвищення її якості. Зварювання стало застосовуватися як технічний процес виготовлення нових виробів у окремих галузях промисловості. У 1929 р. створено Автогенний комітет, який сприяв запровадженню електродугового зварювання.
3. 1935-1940 роки – курс на різке підвищення якості зварних конструкцій та продуктивності праці зварників. У цей час зварювання стали впроваджувати в усіх галузях промисловості. У 1936 р. почалося застосування якісних електродів замість електродів з крейдяною обмазкою.
4. 1941-1945 р.р. - Активне застосування зварювання, продиктоване умовами воєнного часу. У НижньомуТагілі відкрито явище саморегулювання дуги (професор Дятлов). Розробляються різні способи зварювання під флюсом, а також продовжуються дослідження в галузі зварювання.
5. З 1946 р. - подальший всебічний розвиток зварювання та наплавлення, поява нових видів та способів зварювання, наплавлення та різання, наприклад, зварювання тертям, ультразвукове зварювання, вибухом, вібродугове наплавлення, плазмове, лазерне зварювання та різання, зварювання в захисних газах та інші.