Класична історія зварювання йде корінням в той період історії, коли тільки були зроблені перші висновки про існування постійного електричного струму.
Перший зварювальний апарат винайдений безліч століть назад.
історична неточність
Багато говориться про несправедливість, яка спіткала професора Василя Володимировича Петрова, адже він на 3 роки раніше відкрив щось, схоже на вольтовую дугу, але всі лаври дісталися вченому з Англії Хемфрі Деві. І все ж історична неточність тут має лише певний сенс. Російські вчені Микола Миколайович Бенардос і Микола Гаврилович Славянов, спираючись на роботи саме Хемфрі Деві, змогли зробити вперше в світі досліди зварювання за допомогою вугільних електродів і зварювання під флюсом.
Російські вчені Микола Миколайович Бенардос і Микола Гаврилович Славянов вперше в світі поставили досліди зварювання під флюсів і за допомогою електродів.
Сталося так тому, що, не дивлячись на публікацію книги Василя Володимировича Петрова, дані про його роботі дотримувалися чиновниками того часу, крім того, книга була написана, хоча про дуже корисному, все ж кілька залежалися мовою. Наприклад, вакуум він називав безповітряним простором, хоча це і було правильно. Використовуючи таку нетрадиційну термінологію, просуватися далі було вкрай важко. Якщо сказати чесно, паралельно з ним не в глухому селі на Алтаї, а в далекій Європі на сучасному обладнанні тих років творили Вольта і Фарадей. Результати їх дослідів мали теоретичне пояснення, коли у Петрова спостерігався наскільки зворотний процес.
Сучасні люди обробили його книги, поставили ряд дослідів, які проводив професор, і були шоковані тим, що він передбачав не тільки процес зварювання, а й поява електричної лампочки. Тому залишається тільки розвести руками: незрозуміло, як такі праці, що випереджали свій покоління років на десять, могли так довго припадати пилом на полиці.
Етапи створення і розвитку основоположних газополуменевих зварювальних процесів.
Справедливості заради треба відзначити, що саме Петров в 1802 р першим описав отримання електричної дуги, без відкриття якої процес зварювання так і не був би відкритий. Для того щоб проводити свої досліди, мати можливість описувати свої результати, він створив найбільшу батарею на той момент. Також він проводив свої експерименти з виникненням електричного струму і був першим, хто сказав, що для горіння потрібен кисень.
Він був піонером у вивченні залежності струму від площі перетину і вказав на можливе існування постійного струму.
Роботи вчених через 20-30 років повторили його результати. Так, наприклад, роботи відомого всім зі шкільної лави Георга Симона Ома багато в чому повторювали досліди і висновки Василя Петрова.
відкриття Бенардоса
Відкриття Бенардоса Миколи Миколайовича.
Здається, має бути зрозуміло, чому в основі своєї праці російські вчені використовували роботи саме Хемфрі Деві і його вольтову дугу. Завдяки відкриттю вольтової дуги почався розвиток зварювання. У 1881 р (можна собі уявити, лише через 80 років) вперше змогли здійснити процес зварювання. Як і все геніальне, зварювання далася світовій спільноті випадково. Ведучи роботу над поліпшенням акумуляторів одного з експонатів виставки, яку Бенардос відвідував в Парижі, він подібно Ньютону, прийшов до винаходу процесу зварювання, назвавши свій прилад «Електрогефест». Тільки в 1884 р через фінансові труднощі, він зміг запатентувати свій винахід у багатьох містах Європи та США. Тоді цей винахід ще не мало свого ємної назви і трактувалося вкрай акуратно. Крім зварювання, «Електрогефестові» приписувалися такі функції, як:
- різання металу;
- свердління;
- створення отворів;
- наплавление шарами.
Досвід для виявлення вольтової дуги.
У 1888 р досвід цього вченого використовувався для зварювання паровозних коліс і з тих пір застосовувався в Росії в основному для ремонту. Але історія розвитку всього прогресивного на Землі не прощає недбалого до себе звернення. Всі ці роки (1881-1888 рр.) До роботи вченого уважного придивлялися зарубіжні майстри, доктора, професора. Багато приїжджали перейняти досвід, дізнатися якомога більше про винахід. В результаті до середини 90-х рр. того століття майже на всіх заводах і фабриках Європи і США зварювання по Бенардосу використовувалася не тільки як допоміжний, ремонтний механізм, але і як основний технологічний процес при виробництві металевих конструкцій.
Необхідно відзначити, що робота Бенардоса всіляко підтримувалася співвітчизниками. У міру можливості і своїх прав вони намагалися допомагати Миколі Миколайовичу. Можливо, завдяки їх старанням вчений зміг зробити сплав не тільки з вугільним, а й з металевим електродом. Хоча поняття «сварка» все ще не застосовувалося навіть в 1892 р коли російський вчений отримував міжнародну нагороду, мотивацією до її отримання було винахід не зварювання, а процесу споювання металевих предметів. Це одне і теж. Слова «сварка» та «спайка» в деяких словниках згадуються як синоніми. Проте формулювання було досить помірною і кілька далекою від дійсної завдання процесу.
роботи Славянова
Схема включення плавільніка Славянова.
Все своє життя присвятив розробкам в цій області споювання Славянов Микола Гаврилович. У тому ж 1888 р коли вперше була застосована зварювання на підприємстві для ремонту, він випробував новий спосіб споювання металевих поверхонь, так звану зварювання під флюсом, пізніше під шаром товченого скла. Більш того, Славянов мав сміливість спаяти разом 8 склянок з 8 несплавляемих металів. Справа в тому, що вони мають різну температуру плавлення. Якби тепло, яке виділяється при створенні електричної дуги, не перевищувало б істотно всі ці температури, такий експеримент не можна було б здійснити успішно. Таким чином, Славянов продемонстрував деяку винахідницьку іронічність над предметами експерименту. За що, власне, і був нагороджений. Сварка ж отримала ще одне дихання для продовження розвитку.
Що ж таке зварювання?
Розвиваючись дещо хаотично, з огляду на те, як робилися ті чи інші відкриття, пов'язані з електрикою, постійним і змінним струмом, вивчалися більш детально процеси дифузії, плавлення металів. Людям стала доступна дугова зварка.
Вона застосовувалася і застосовується для з'єднання металоконструкцій. За допомогою електричної дуги розплавляються краю з'єднуються металів, а також поверхню електрода. Розплавляється метал створює своєрідну ванночку в місці з'єднання, де накопичується ще такий же розплавлений метал.
Коли метал затвердіє, отриманий рубець в місці з'єднання називають зварним швом.
Технологія ручного дугового зварювання.
Перша зварювання за допомогою електричної дуги мала безліч недоліків, наприклад, використовувані електроди не давали достатнього числа іонів для виривання електронів з поверхні або з парів металу. Тоді для активізації процесу було запропоновано напилювати електроди, або, як казали в ті часи, вводили легко іонізіруемие елементи (K, Ca, Na), домагаючись таким чином посилення дугового ефекту.
Дугове зварювання визначається крапельним перенесенням металів з поверхні краю металу в зварювальну ванну. За 1 секунду переносилося кілька десятків крапель.
Для того щоб зрозуміти більш детально електричні властивості дуги, якими володіє зварювання, необхідно звернутися до курсу елементарної фізики і розглянути вольт-амперну характеристику. Для зварювання використовують матеріали, що мають падаючу вольт-амперну характеристику. Так стверджує історія. Як відомо, сьогодні плавці піддаються практично всі метали.
При зварюванні відритої дугою краплі, що переносяться краплі металу, окислюються і насичуються азотом і воднем. Застигаючи в шві, такі краплі сприяють утворенню пір, що знижує міцність утвореного шва. Це стало наступним пунктом розвитку зварювання. Пошук вчених привів їх до використання спеціальних електродів, що мають особливий шар покриття. Саме цей вид зварювання в підсумку стали називати дугового під флюсом, коли під впливом високої температури гази і шлаки, що утворюються при розкладанні покриття електрода, створюють захисний флюс. Від впливу атмосфери, таким чином, що переносяться краплі практично не містять домішок, відповідно, при застиганні утворений шов має якості не гірші, ніж сплавляється метал.
Різноманіття видів зварювання
Класифікація видів зварювання.
Сварка різниться за своїми принципами здійснення, які досягаються:
До першого виду зварювання відноситься досить великий діапазон зварювальних прийомів, деякі з них вже просто відомі людям за своїми принципами, але практично забуті через витіснення інноваціями нових видів сварок:
- ручна дугова;
- дугова під флюсом;
- дугова при захисному газі;
- при неплавким електроді;
- зварювання електродом, що плавиться;
- газова.
До другого типу можна віднести кілька видів з'єднання металевих поверхонь, деякі з них потрапляють в цей список з деякою умовністю, оскільки на різних етапах робіт в них використовуються обидва принципи: плавлення і тиск:
Як видно, людство дуже сильно просунулася з часів винаходу електричної дуги. Деякі з видів сплаву дуже сильно пішли в сторону від того, що було на самому початку. Не дивно, що незабаром буде придумано нове слово для з'єднання неплавких або тугоплавких металів. Треба сказати: сплав під тиском означає, що на краю з'єднуються металів виявляється дуже сильно тиск. Метальних домішки покидають склад речовини, а деформуються краю металів за допомогою дифузії згуртовуються. Але, незважаючи на всю корисність цих винаходів, мовної обмежувач не дозволяє описувати процеси більш точно і ємко: відбувається щось подібне до того, що трапилося з дослідами Петрова, коли можливості самого процесу обіцяють ще багато чудових відкриттів і винаходів для людства.
застосування зварювання
Сварка найчастіше використовується у виробництві.
Як спочатку і говорилося, основне значення цього процесу - з'єднання металевих країв. Спочатку тільки ця сторона експерименту і розвивалася.
Згодом стало простіше зрозуміти, що важливіше в цьому процесі використання:
Насправді історія зварювання має більш глибоке коріння. Ще стародавні єгиптяни намагалися саме плавленням досягти всіх цих цілей. Вчені до цих пір знаходять підтвердження спроб з'єднувати золоті пластини за допомогою плавленой міді.
Сучасна людина не може собі уявити існування людської раси без подібних винаходів. Якщо в далекі 50-і рр. минулого століття зварювальник був на вагу золота, то сьогодні багато людей є власниками чудових електричних і газових приладів, які допомагають їм створювати затишний побут.
І якщо секрети сплавки під тиском сьогодні іноді ще можуть бути не до кінця розголошеними, то зварювання плавленням не викликає майже ніяких питань. Хіба що коли вони стосуються вибору приладу для домашнього використання.
Вибираючи зварювальний апарат для домашнього використання, можна насправді дивуватися тому, на які дрібниці звертають увагу покупці, порівнюючи можливості їх вибору з реальними приладами на початку позаминулого століття. Напевно, кожен з них міг би трохи посміятися над собою, порівнявши обраний прилад з його прабатьком «Електрогефест».