Название: Технологические основы сварки плавлением - Конспект лекций (Е.В. Харламова)

Жанр: Технические

Просмотров: 1407


Введение

 

Впервые мысль о возможности практического применения «электрических искр» для плавления металлов высказал в 1753 г. академик Российской академии наук Г.Р. Рихман, выполнивший ряд исследований атмосферного электричества. В подтверждение этой идеи итальянский ученый А. Вольт создал гальванический элемент (вольтов столб).

В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров, используя мощный гальванический элемент, открыл явление электрической дуги и указал области ее практического применения. Независимо от В.В. Петрова, но несколько позже (1809 г.) электрическую дугу получил английский физик Г. Деви.

Для практической реализации электрической сварки металлов потребовались многие годы совместной работы физиков и техников, направленной на создание электрических генераторов. Важную роль сыграли открытия и изобретения в области магнетизма и электричества.

Первые электромагнитные генераторы были созданы в 70-х гг.

XIX в.

В 1849 г. американец К. Стэт получил английский патент на соединение металлов с помощью электричества, однако он не был реализован на практике. Глубокая разработка процесса началась позже.

В 1882 г. русский изобретатель Н.Н. Бенардос предложил способ соединения и разъединения металлов непосредственно электрическим током.

Он практически осуществил способ сварки и резки металлов электрической дугой угольным электродом. На его счету много и других важных изобретений в области сварки (спиральношовные трубы, порошковая проволока и др.).

Дальнейшее развитие электрическая дуговая сварка получила в работах Н.Г. Славянова, в 1888 г. разработавшего способ электродуговой сварки металлическим электродом, а также им были разработаны технологические и металлургические основы электрической сварки плавлением. Он применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздуха, предложил способ наплавки и горячей сварки чугуна, организовал первый в мире электросварочный цех. Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов, создав первые устройства для механизированной подачи электрода в дугу.

Дальнейшее развитие электрической сварки несколько замедлилось в связи с конкуренцией газовой сварки кислородно-ацетиленовым пламенем.

В начале ХХ в. этот способ обеспечил более высокое качество сварных швов, чем дуговая сварка в гелии электродом. Положение изменилось, когда в 1907 г. шведский инженер О. Квельберг применил металлические электроды с покрытием. Это покрытие предохраняло металл шва от вредного воздействия воздуха (окисления и азотирования) и стабилизировало горение дуги. Покрытые электроды обеспечили повышение качества сварных соединений.

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом начала широко применяться на заводах США, Англии, Австрии, Венгрии и других стран.

Отсталая промышленность дореволюционной России так и не смогла в должном объеме использовать дуговую сварку.

Уже в начале 20-х гг. под руководством В.П. Вологодина были изготовлены сварные котлы, а несколько позже – суда и другие ответственные конструкции.

В конце первой четверти ХХ в. ручная дуговая сварка плавящимся электродом стала основным способом сварки.

Новый этап развития механизированной дуговой сварки в нашей стране начался в конце 30-х гг., когда на основе идей, выдвинутых

Н.Г. Славяновым, коллективом Института электросварки АН УССР под руководством академика Евгения Оскаровича Патона был разработан новый способ сварки – автоматическая сварка под флюсом.

В середине 40-х гг. сварка под флюсом была применена и для полуавтоматического процесса.

Способ сварки под флюсом за рубежом впервые появился в США (фирма «Линде»).

В конце 40-х гг. получил промышленное применение способ дуговой сварки в защитных газах. Газ для защиты зоны сварки впервые использовал американский ученый А. Александер еще в 1928 г. Однако в те годы этот способ не нашел серьезного промышленного применения из-за сложности получения защитных газов.

Положение изменилось после того, как для защиты были использованы пригодные для массового применения газы (гелий (Нс) и аргон (А3) в США и СО2 в СССР) и различные смеси газов.

Впервые осуществил сварку неплавящимся (угольным) электродом в СО2 Н.Г. Останенко. Затем усилиями коллективов

ЦНИИТМАШа, института электросварки им. Е.О. Патона и ряда промышленных предприятий был разработан способ сварки в СО2 плавящимся электродом.

В 1949 г. серьезным достижением отечественной сварочной техники явилась разработка ЭШС (разработана сотрудниками Института электросварки им. Е.О. Патона в сотрудничестве с работниками заводов тяжелого машиностроения).

На основе электрошлакового процесса в нашей стране создан новый способ рафинирования металла, получивший название электрошлакового переплава.

В конце 50-х гг. французскими учеными был создан новый способ сварки, получивший название электронно-лучевого процесса. Электронно-лучевая сварка в настоящее время находит широкое применение при соединении тугоплавких химически активных металлов и сплавов и ряда специальных сталей.

Большой вклад в развитие научных основ технологии электрической сварки металлов и сплавов плавлением внесли советские ученые: коллектив ученых института электросварки им. Е.О. Патона, МВТУ им. Н.Э. Баумана, ЦНИИТМАШа, ВНИИАВТОГЕНМАШа, Ленинградская школа сварщиков, а также многочисленные кафедры политехнических вузов страны.