Возникновение и развитие сварки (стр. 1 из 7). История развития сварки

Возникновение и развитие сварки

Курсовая работа:

«Возникновение и развитие сварки»

Содержание

1. Возникновение и развитие сварки.

2. Виды сварки.

3. Сварочный полуавтомат А-547У.

3.1 Технология полуавтоматической сварки в углекислом газе.

3.2 Особенности сварки в среде углекислого газа.

3.3 Выбор режимов сварки в среде углекислого газа.

3.4 Основные требования безопасности труда при полуавтоматической сварке.

4. Сварка трубных конструкций.

4.1Номенклатура и сортамент труб и фасонных частей.

4.2Подготовка труб к сварке.

4.3 Способы и режимы сварки труб (трубопроводов).

4.4 Контроль сварных соединений.

5. Электробезопасность.

6. Пожарная безопасность.

7. Технологический процесс сварки теплообменника.

8. Вывод.

9. Использованная литература.

Возникновение и развитие сварки.

Сваркой называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

В 1802 году впервые в мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В.Петров (1761-1834гг.) открыл электрическую дугу и описал явления, происходящие в ней, а также указал на возможность её практического применения.

В 1881 году русский изобретатель Н.Н.Бенардос (1842-1905гг.) применил электрическую дугу для соединения и разъединения стали. Дуга Н.Н. Бенардоса горела между угольным электродом и свариваемым металлом. Присадочным прутком для образования шва служила стальная проволока. В качестве источника электрической энергии использовались аккумуляторные батареи. Сварка, предложенная Н.Н. Бенардосом, применялась в России в мастерских Риго-Орловской железной дороги при ремонте подвижного состава. Н.Н. Бенардосом были открыты и другие виды сварки: контактная точечная сварка, дуговая сварка несколькими электродами в защитном газе, а также механизированная подача электрода в дугу.

В 1888 году русский инженер Н.Г.Славянов (1854-1897гг.) предложил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил наплавку и сварку чугуна. Н.Г.Славянов изготовил сварочный генератор своей конструкции и организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897г.

Н.Н.Бенардос и Н.Г.Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов. Однако в условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Только после Великой Октябрьской социалистической революции сварка получает распространение в нашей стране. Уже в начале 20-х гг. под руководством профессора В.П.Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой сваркой, а также изготовление сварных котлом, а несколько позже – сварку судов и ответственных конструкций.

Развитие и промышленное применение сварки требовало разработки и изготовления надёжных источников питания, обеспечивающих устойчивой горение дуги. Такое оборудование – сварочный генератор СМ-1 и сварочный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием СТ-2 – было изготовлено впервые в 1924 году Ленинградским заводом «Электрик». В том же году советский учёный В.П. Никитин разработал принципиально новую схему сварочного трансформатора типа СТН. Выпуск таких трансформаторов заводом «Электрик» начал с 1927г.

В 1928 году учёный Д.А. Дульчевский изобрёл автоматическую сварку под флюсом.

Новый этап в развитии сварки относится к концу 30-ых годов, когда коллективом института электросварки АН УССР под руководством академика Е.О.Патона был разработан промышленный способ автоматической сварки под флюсом. Внедрение его в производство началось с 1940г. Сварка под флюсом сыграла огромную роль в годы войны при производстве танков, самоходных орудий и авиабомб. Позднее был разработан способ полуавтоматической сварки под флюсом.

В конце 40-ых годов получила промышленное применение сварка в защитном газе. Коллективами Центрального научно-исследовательского института технологий машиностроения и Института электросварки имени Е.О. Патонова разработана и в 1952 году внедрена полуавтоматическая сварка в углекислом газе.

Огромным достижением сварочной техники явилась разработка коллективом ИЭС в 1949 году электрошлаковой сварки, позволяющей сваривать металлы практически любой толщины.

Авторы сварки в углекислом газе плавящимся электродом и электрошлаковой сварки К.М. Новожилив, Г.З. Волошкевич, К.В.Любавский и др. удостоены Ленинской премии.

В последующие годы в стране стали применяться: сварка ультразвуком, электронно-лучевая, плазменная, диффузионная, холодная сварка, сварка трением и др. Большой вклад в развитие сварки внесли учёные нашей страны: В.П.Вологдин, В.П.Никитин, Д.А. Дульчевский, Е.О. Патонов, а также коллективы Института электросварки имени Е.О. Патонова, Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения, Всесоюзного научно-исследовательского и конструктивного института автогенного машиностроения, Института металлургии имени А.А. Байкова, ленинградского завода «Электрик» и др.

Сварка во многих случаях заменила такие трудоёмкие процессы изготовления конструкций, как клёпка и литьё, соединение на резьбе и ковка.

Преимущество сварки перед этими процессами следующие:

· экономия металла – 10...30% и более в зависимости от сложности конструкции

· уменьшение трудоёмкости работ, сокращение сроков работ и уменьшение их стоимости

· удешевление оборудования

· возможность механизации и автоматизации сварочного процесса

· возможность использования наплавки для восстановления изношенных деталей

· герметичность сварных соединений выше, чем клепаных или резьбовых

· уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих

Виды сварки.

Сварка плавлением осуществляется при нагреве сильным концентрированным источником тепла (электрической дугой, плазмой и др.) кромок свариваемых деталей, в результате чего кромки в месте соединения расплавляются, самопроизвольно сливаются, образуя общую сварочную ванну, в которой происходят некоторые физические и химические процессы.

Сварка давлением осуществляется пластическим деформированием металла в месте соединения под действием сжимающих усилий. В результате различные загрязнения и окислы на свариваемых поверхностях вытесняются наружу, а чистые поверхности сближаются по всему сечению на расстояние атомного сцепления.

Основные виды сварки:

Ручная дуговая сварка осуществляется покрытыми металлическими электродами . К электроду и свариваемому металлу подводится переменный или постоянный ток, в результате чего возникает дуга, постоянную длину которой необходимо поддерживать на протяжении всего процесса сварки.

Дуговая сварка под флюсом . Сущность сварки состоит в том, что дуга горит под слоем сварочного флюса между концом голой электродной проволоки. При горении дуги и плавлении флюса создаётся газошлаковая оболочка, препятствующая отрицательному воздействию атмосферного воздуха на качество сварного соединения.

Дуговая сварка в защитном газе производится как неплавящимся (чаще вольфрамовым), так и плавящимся электродам.

При сварке неплавящимся электродом дуга горит между электродом и свариваемым металлом в защитном инертном газе. Сварочная проволока вводится в зону сварки со стороны.

Сварка плавящимся электродам выполняется на полуавтоматах и автоматах. Дуга в данном случае возникает между непрерывно подающейся голой проволокой и свариваемым металлом.

В качестве защитных газов применяют инертные (аргон, гелий, азот) и активные газы (углекислый газ, водород, кислород), а также смеси аргона с гелием, либо углекислым газом, либо кислородом; углекислого газа с кислородом и др.

Газовая сварка осуществляется путём нагрева до расплавления свариваемых кромок и сварочной проволоки высокотемпературным газокислородным пламенем от сварочной горелки. В качестве горючего газа применяется ацетилен и его заменители (пропан-бутан, природный газ, пары жидких горючих и др.)

Электрошлаковая сварка применяется для соединения изделий любой толщины в вертикальном положении. Листы устанавливают с зазором между свариваемыми кромками. В зону сварки подают проволоку и флюс. Дуга горит только в начале процесса. В дальнейшем после расплавления определённого количества флюса дуга гаснет, и ток проходит через расплавленный шлак.

Контактная сварка осуществляется при нагреве деталей электрическим током и их пластической деформации (сдавливании) в месте нагрева. Местный нагрев достигается за счёт сопротивления электрическому току свариваемых деталей в месте их контакта. Существует несколько видов контактной сварки, отличающихся формой сварного соединения, технологическими особенностями, способами подвода тока и питания электроэнергией.

Виды контактной сварки:

· стыковой контактной сварке свариваемые части соединяют по поверхности стыкуемых торцов.

· точечной контактной сваркой соединение элементов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия.

· рельефная контактная сварка осуществляется на отдельных участках по заранее подготовленным выступам – рельефам.

· шовной контактной сварке соединение элементов выполняется внахлёстку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывистого шва.

Электронно-лучевая сварка. Сущность процесса сварки электронным лучом состоит в использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. При бомбардировке поверхности металла электронами подавляющая часть их кинетической энергии превращается в теплоту, которая используется для расплавления металла.

mirznanii.com

10 Современная история сварки

Введение 4

Введение

Сварка — один из наиболее широко распространенных технологических процессов. К сварке относятся собственно сварка, наплавка, сваркопайка, сварка, склеивание, пайка, напыление и некоторые другие операции.

С помощью сварки соединяют между собой различные металлы, их сплавы, некоторые керамические материалы, пластмассы, стекла и разнородные материалы. Основное применение находит сварка металлов и их сплавов при сооружении новых конструкций, ремонте различных изделий, машин и механизмов, создании двухслойных материалов. Сваривать можно металлы любой толщины. Прочность сварного соединения в большинстве случаев не уступает, прочности целого металла.

Сварку можно выполнять на земле и под водой в любых пространственных положениях. Возможность выполнения сварки в космосе была доказана советскими летчиками-космонавтами Т. С. Шониным и В. Н. Кубасовым. На борту космического корабля «Союз-6» они впервые осуществили сварку коррозионностойкой стали и титанового сплава в условиях космического вакуума и невесомости.

Соединение при сварке достигается за счет возникновения атомно-молекулярных связей между элементарными частицами соединяемых тел. Сближению атомов мешают неровности поверхностей в местах, где намечено осуществить соединение деталей, и наличие на них загрязнений в виде окислов, органических пленок и адсорбированных газов.

В зависимости от методов, примененных для устранения причин, мешающих достижению прочного соединения, все существующие разновидности сварки (а их насчитывается около 70) можно отнести к трем основным группам - сварка давлением (сварка в твердом состоянии), сварка плавлением (сварка в жидком состоянии) и сварка плавлением и давлением (сварка в жидко-твердом состоянии).

При сварке плавлением соединение деталей достигается путем локального расплавления металла свариваемых элементов. Металл шва при всех видах сварки плавлением имеет литую структуру.

Для расплавления металла используют мощные источники нагрева. В зависимости от характера источника теплоты различают электрическую и химическую сварку плавлением: при электрической сварке начальным источником теплоты служит электрический ток, при химической в качестве источника теплоты используют экзотермическую реакцию горения газов (газовая сварка) или порошкообразной горючей смеси (термитная сварка).

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. Практической проверке такого мнения способствовало создание итальянским ученым А. Вольта гальванического элемента (вольтова столба). В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В. В. Петров, используя мощный гальванический элемент, открыл явление электрической дуги. Он также указал возможные области ее практического применения. Независимо от В. В. Петрова, но несколько позже (1809 г.), электрическую дугу получил английский физик Г. Деви.

Для практического осуществления электрической сварки металлов потребовались многие годы совместных усилий физиков и техников, направленных на создание электрических генераторов. Важную роль сыграли открытия и изобретения в области магнетизма и электричества.

Первые электромагнитные генераторы были созданы в 70-х годах XIX в. До этого имели место лишь отдельные попытки осуществления электрической сварки металлов с помощью гальванических элементов. Так, в 1849 г. американец К Стэт получил английский патент на соединение металлов с помощью электричества. Однако этот патент не был реализован на практике. Глубокая разработка вопросов электрической сварки металлов началась позже.

В 1882 г. русский изобретатель Н. Н. Бенардос предложил способ прочного соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока. Он практически осуществил способы сварки и резки металлов электрической дугой угольным электродом. Ему также принадлежит много других важных изобретений в области сварки (спиральношовные трубы, порошковая проволока и др.). Электрическая дуговая сварка получила дальнейшее развитие в работах Н. Г. Славянова. В способе Н. Г. Славянова (1888 г.) в отличие от способа Н. Н. Бенардоса металлический стержень одновременно является и электродом, и присадочным металлом. Н. Г. Славянов разработал технологические и металлургические основы электродуговой сварки. Он применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздуха, предложил способы 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 дуговой сварки несколько замедлилось в связи с конкуренцией газовой сварки кислородно-ацетиленовым пламенем. В начале XX в. этот способ обеспечивал более высокое качество сварных швов, чем дуговая сварка голым электродом.

Положение изменилось, когда в 1907 г. шведский инженер О. Кьельберг применил металлические электроды с нанесенным на их поверхность покрытием. Это покрытие предохраняло металл шва от вредного воздействия воздуха (окисления и азотирования) и стабилизировало горение дуги. Применение покрытых электродов обеспечило резкое повышение качества сварных соединений. Ручная электродуговая сварка плавящимся электродом начала широко применяться на заводах США, Англии, Австро-Венгрии и других стран.

В России уже в начале 20-х годов под руководством В. П. Вологдина были изготовлены сварные котлы, а несколько позже — суда и другие ответственные конструкции. В конце первой четверти XX в. ручная дуговая сварка плавящимся электродом стала основным способом сварки в нашей стране и во всем мире.

Все время развиваясь и совершенствуясь, ручная дуговая сварка не утратила своего ведущего положения и в настоящее время.

Наряду с внедрением и совершенствованием ручной дуговой сварки во всех странах проведены работы по изысканию новых способов защиты зоны дуги от окружающего воздуха и по механизации основных сварочных операций. Уже в начале 20-х годов в различных странах были созданы специальные механизмы — автоматы для сварки и наплавки плавящимся электродом с наносимыми на их поверхность или вводимыми внутрь стержня специальными веществами или же с окружающей дугу газовой защитой.

Однако эти автоматы не получили промышленного применения, так как обеспечивали лишь небольшое повышение производительности труда по сравнению с ручной сваркой.

Идея защиты дугового промежутка порошковым флюсом была запатентована Д.А Дульчевским в 1929 году.

Новый этап в развитии механизированной дуговой сварки в нашей стране начался в конце 30-х годов, когда коллективом Института электросварки АН УССР под руководством академика АН УССР Евгения Оскаровича Патона был разработан способ сварки, получивший название — автоматическая сварка под флюсом.

Сварка под флюсом за счет увеличения мощности сварочной дуги и надежной изоляции плавильного пространства от окружающего воздуха позволяет резко повысить производительность процесса, обеспечить стабильность качества сварного соединения, улучшить условия труда и

Способ сварки под флюсом за рубежом впервые появился в США (фирма Линде). Пути развития этого способа в зарубежных странах несколько отличались от отечественных. Различие в основном заключалось в конструкциях сварочных установок и в применяемых сварочных материалах.

В конце 40-х годов 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 сварки 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 и аргон в США, углекислый газ в СССР) и различные смеси газов.

Сварку неплавящимся (угольным) электродом в углекислом газе впервые осуществил Н. Г. Остапенко. Затем усилиями коллективов ЦНИИТМАШа, Института электросварки им. Е. О. Патона и ряда промышленных предприятий был разработан способ дуговой сварки в углекислом газе плавящимся электродом.

Использование дешевых защитных газов, улучшение качества сварки и повышение производительности процесса обеспечили широкое применение этого способа главным образом при механизированной сварке различных конструкций. Объем применения сварки в защитных газах из года в год возрастает. Ее широко используют вместо ручной сварки покрытыми электродами особенно с появлением бесшовных порошковых и металлопорошковых проволок.

Серьезным достижением отечественной сварочной техники явилась разработка в 1949 г. принципиально нового вида электрической сварки плавлением, получившего название электрошлаковой сварки. Электрошлаковая сварка разработана сотрудниками Института электросварки им. Е. О. Патона в содружестве с работниками заводов тяжелого машиностроения. Разработка этого вида сварки позволила успешно решить важные для дальнейшего развития промышленности вопросы качественной и производительной сварки металла практически неограниченной толщины и механизации сварки вертикальных швов.

На основе электрошлакового процесса в Советском Союзе был создан новый способ рафинирования металла, получивший название электрошлакового переплава.

Развитие сварочной техники неразрывно связано с изысканием новых источников теплоты для плавления металла. Одним из таких источников является концентрированный поток электронов в вакууме, на основе которого в конце 50-х годов французскими учеными был создан новый вид сварки, получивший название электроннолучевого процесса. Электроннолучевая сварка находит достаточно широкое практическое применение при соединении тугоплавких химических активных металлов и сплавов и ряда специальных сталей.

В конце 60-х для сварки начали применять оптические квантовые генераторы — лазеры. В ближайшие годы можно ожидать дальнейших серьезных успехов в развитии и промышленном применении лазерных и гибридных сварочных процессов в связи с развитием оптоволоконнй лазерной техники и значительным увеличением мощности лазерных установок.

Электрическая сварка плавлением достигла высокого уровня развития и стала ведущим технологическим процессом, позволяющим создавать рациональные конструкции для всех без исключения отраслей промышленности из любых практически применяющихся металлов и сплавов различной толщины. Технология электрической сварки плавлением строится на серьезной научной основе, использующей и обобщающей огромный опыт ученых, работников производства и научных коллективов — представителей различных стран и различных научных школ и направлений.

Большой вклад в развитие научных основ технологии электрической сварки металлов и сплавов плавлением внесли советские ученые в области сварки. К ним принадлежат созданный Е. О. Патоном коллектив Института электросварки им. Е. О. Патона, коллективы: МВТУ им. Н. Э. Баумана, ИМЕТа им. А. А. Байкова, ЦНИИТМАШа, ВНИИАВТОГЕНМАШа, ленинградская школа сварщиков, а также многочисленные кафедры сварки технических вузов страны.

studfiles.net

с древних времен и до современности

Можно с уверенностью сказать, что сварка на сегодняшний день — это одна из основ развития человечества. И это не голословное утверждение. Именно благодаря этому процессу люди имеют возможность возводить небоскребы, прокладывать инженерные коммуникации, развивать промышленность и науку. И конечно же возникает закономерный вопрос: а когда появилась сварка? Когда люди научились соединять между собой тугоплавкие материалы? Может, 50-100 лет назад? Или это одно из новейших открытий человечества? Постараемся разобраться в этом вопросе и рассмотреть, какая история развития сварки.

Древние времена и Средневековье

Способ получения цельных металлических конструкций путем сварки и пайки пришел к нам с глубокой древности. Доказательством этому служат золотые украшения с оловянной пайкой, которые были найдены во время раскопок в египетских пирамидах и свинцовые водопроводные трубы с поперечным паянным швом, которые были найдены во время раскопок в итальянском городе Помпеи. В древние времена была распространена и кузнечная сварка, при которой металлы разогревались до состояния пластичности, после чего спрессовывались в местах соединения.

пушка на поезде

Технологический процесс сварки развивался и в Средние века. Примером этому служит огромная пушка Дол Грайет, созданная в 1382 году. Пушка представляла собой кованную трубу, которая была усилена наружными металлическими обручами, присоединенными к ней с помощью кузнечной сварки. Такой способ изготовления артиллерийских орудий применялся во всем мире. Самые большие экземпляры таких пушек были изготовлены в XVI веке в Индии. Вес орудий был более 50 тонн, а общая длина — более 9 метров.

Большинство древних строений предусматривали наличие мощной несущей конструкции из камня, а в качестве балок и перекладин использовались деревянные брусья. Однако в некоторых случаях при создании особо крупных конструкций были необходимы узлы, которые работали на растяжение. Для их создания использовались металлические анкера, изготовленные путем кузнечной сварки или ковки. В Венеции аркады дворца Дожей поддерживались стальными анкерами, причем это было не просто архитектурное излишество, а необходимость. Большинство зданий эпохи Возрождения содержали в себе стальные сварные соединения несущих конструкций. Это было начало применения сварки как обязательного процесса при создании различных сооружений.

Индустриализация и появление сварочных электродов

Благодаря быстрым темпам развития научного и технического прогресса, многие элементы сооружений, которые ранее изготавливались из камня и дерева, были заменены металлом. Преобладающим материалом все так же являлось железо или более крепкие сплавы на его основе — стали.

Большинство сварочных процессов и технологий были разработаны в начале ХХ века, хотя уже в XIX веке они использовались в единичных случаях. Например, в 1802 году профессор медико-хирургической академии в Санкт-Петербурге Василий Владимирович Петров открыл явление дугового разряда. В ходе дальнейших исследований профессором была доказана возможность использования дугового разряда для плавления и освещения металлов. Именно профессор Петров был первым в мире, кто предложил использовать электрическую дугу для мгновенного расплавления всех существующих металлов.

Изначально при применении электрической дуговой сварки не использовались расходные сварочные материалы, а применялся неплавящийся угольный электрод. Впервые сварка с использованием такого электрода была применена в 1881 году, а уже в 1888 году российский ученый Н. Г. Славянов заменил его металлическим электродом. Однако постоянную температуру горения дуги было очень сложно поддерживать, к тому же процесс сварки сопровождался образованием пористых поверхностей и неровностей на металлических конструкциях. Н. Г. Славянов

Первые флюсы были изготовлены в 1902 году. Металлические стержни электродов опускались в пасту, которая состояла из окисей металлов и карбонатов, смешанных с водой. Такое покрытие высыхало при обычной температуре (20-40 градусов), после чего электрод был готов к использованию. Несмотря на то, что по современным стандартам применение такого флюса считается достаточно примитивным, такое покрытие электродов обеспечивало стабилизацию электрической дуги и обеспечивало газовую защиту.

Новое время и развитие современных видов сварки

Развитие истории сварки особо активно продолжалось в ХХ столетии. Большинство изобретений в данной сфере, которые были придуманы и разработаны ещё в начале века, используются и по сей день. Единственная разница «наших» сварочных аппаратов от аппаратов прошлого столетия — это технологический уровень. Принцип работы остался точно таким же.

В 1903 году французскими учеными Эдмоном Фуше и Шарлем Пикаром была сконструирована первая ацетиленокислородная сварочная горелка. Конструкция, которая была предложена ими, принципиально не изменилась до наших дней. В 1906 году появились первые надежные ацетиленовые генераторы, после чего началось промышленное использование данного вида сварки для создания газопроводов, технологического оборудования и других конструкций.

В 1912 году было создано толстое электродное покрытие, которое представляло собой обертку из синего асбеста. Электроды с толстым покрытием, которые были пропитаны жидким стеклом, нашли свое применение в военной промышленности и кораблестроении. Толстое флюсовое покрытие использовалось благодаря тому, что оно не только обеспечивало защиту от загрязнения, но и стабилизировало горение электрической дуги благодаря ионизируемым компонентам. Благодаря этому стало возможно создавать сварочные швы без дефектов, а плотность шва впервые стала такой же, как и плотность самого металла.

В 1940 году был впервые применен вольфрамовый электрод, электрическая дуга которого поддерживалась в гелии. Инертный газ обеспечивал самый высокий уровень стабилизации дуги и защиты от загрязнения. В связи с потребностью более чистых инертных газов для сварки реактивных металлов и алюминиевых конструкций в 1946 году стал использоваться аргон, который зарекомендовал себя как наиболее чистый и безопасный для работы инертный газ.

В 1960 году была разработана новая технология сварки, которая предусматривала использование нескольких электродов. Технология заключалась в следующем: две или более сварочные проволоки под флюсом подаются в одну сварочную ванну, причем они могут использоваться как в качестве присадки, так и находится под напряжением. Данный технологический процесс позволяет существенно увеличить скорость плавления металла и улучшить эксплуатационную гибкость.

60-е годы ХХ столетия отметились наибольшим количеством новейших разработок в области процесса сварки. Именно тогда впервые были изобретены, а впоследствии распространились по всему миру процесс сварки металлов с помощью порошкового электрода в инертном газе и без него, электрогазосварка и так далее.В конце 70-х и начале 80-х годов началась разработка газолазерной резки. На тот момент она считалась наиболее перспективной среди всех существующих способов резки металла.История сварки по нашему мнению будет писаться ещё очень долго.

Краткая история развития сварки

Стр 1 из 19Следующая ⇒

СЕМЕСТР

Лекция 1 — Введение.Физические основы сваривания металлов.Три стадии формирования свойств сварных соединений.

ВВЕДЕНИЕ

Сварка является одним из ведущих технологических процессов изготовления и ремонта многообразных конструкций различных отраслей промышленности на Украине, в странах СНГ и передовых в техническом отношении капиталистических государствах.

Её широкое применение определяется возможностью создания наиболее целесообразных, эффективных в эксплуатации и одновременно технологичных, удобных в изготовлении конструкций. Сварка позволяет создавать конструкции, в которых целесообразно используются различные металлы и сплавы, в зависимости от назначения тех или иных частей конструкции, а также детали и заготовки, полученные наиболее рациональными методами их изготовления (прокат, штамповка, литьё, поковки и т.д.).

Для понимания роли и значения сварки в развитии производительных сил общества важно определить ее место среди других способов соединения твердых тел. Способы соединения твердых материалов можно разделить на механические и за счет сил молекулярного сцепления. К первой группе относятся соединения болтовые, заклепочные, клиновые и т. п.; ко второй – соединение сваркой, пайкой, склеиванием, цементами и проч. Соединения могут быть разъемными и неразъемными.

В настоящее время сварку применяют для соединения почти всех металлов и их сплавов, стекол, пластмасс и керамики. Поэтому ее можно считать важнейшим способом соединения твердых тел. Столь широкое применение сварки вызвано ее технико-экономическими преимуществами по сравнению с другими способами получения неразъемных соединений. Сварка почти полностью вытеснила клепаные соединения и является основным ведущим технологическим процессом при сооружении нефтеперерабатывающих, химических, металлургических и энергетических предприятий.

По сравнению с другими методами изготовления металлических конструкций (литых, кованных, выполненных с помощью клепки) аналогичные сварные конструкции, как правило, оказываются более легкими. Экономия в весе металла составляет при этом от 10 до 50 процентов. Целый ряд конструкций, например в энергомашиностроении, при необходимости их длительной эксплуатации при повышенных и высоких температурах, вообще невозможно создавать без применения различных сварных соединений.

Использование новых конструкционных металлов и сплавов для изготовления деталей и изделий разнообразного назначения возможно только при условии разработки методов их соединения и в частности сварки. В настоящее время сварными изготовляются изделия и конструкции не только из углеродистых, но и из различных легированных и высоколегированных сталей, никелевых и медных сплавов, легких титановых, алюминиевых и магниевых сплавов, тугоплавких металлов – ниобия, тантала, молибдена и вольфрама.Глава 1 Физические основы процессов сварки и пайки

Краткая история развития сварки

Первые способы сварки возникли у истоков цивилизации – с началом использования и обработки металлов. Известны древнейшие образцы сварки, выполненные в VIII – VII тысячелетиях до новой эры. Древнейшим источником металла были случайно находимые кусочки самородных металлов – золота, меди, метеоритного железа. Ковкой их превращали в листочки, пластинки, острия. Ковка металла с небольшим подогревом позволяла соединять мелкие его кусочки в более крупные, пригодные для изготовления простейших изделий.

Позже научились выплавлять металл из руд, плавить его и литьем изготовлять уже более крупные и часто весьма совершенные изделия из меди и бронзы.

С освоением литейного производства возникла литейная сварка по так называемому способу промежуточного литья. Соединяемые детали заформовывались, и место сварки заливалось расплавленным металлом. В дальнейшем были созданы особые легкоплавкие сплавы для заполнения соединительных швов и наряду с литейной сваркой появилась пайка, имеющая большое значение и сейчас.

Весьма важным этапом стало освоение железа около 3000 лет назад. Железные руды имелись повсеместно, и восстановление железа из них производится сравнительно легко. Но в древности плавить железо не умели и из руды получали продукт, состоявший из мельчайших частиц железа, перемешанных с частицами руды, угля и шлака. Лишь многочасовой ковкой нагретого продукта удавалось отжать неметаллические примеси и сварить частицы железа в кусок плотного металла.

Таким образом, древний способ производства железа включал в себя процесс сварки частиц железа в более крупные заготовки.

Из полученных заготовок кузнечной сваркой изготовлялись всевозможные изделия: орудия труда, оружие и др. Многовековой опыт, интуиция, чутье позволили древним мастерам иногда получать сталь очень высокого качества (булат) и кузнечной сваркой изготовлять изделия поразительного совершенства и красоты.

Кузнечная сварка и пайка были ведущими процессами сварочной техники вплоть до конца Х1Х в., когда начался новый, современный период развития сварки. Несоизмеримо выросло производство металла и всевозможных изделий из него, и поэтому многократно возросла потребность в сварочных работах, которую не могли удовлетворить существующие способы сварки.

Особо нужно отметить открытие электрического дугового разряда, на использовании которого основана электрическая дуговая сварка – важнейший вид сварки настоящего времени. Видная роль в создании этого способа принадлежит ученым и инженерам нашей страны.

Само явление дугового разряда открыл и исследовал в 1802 г. русский физик и электротехник, впоследствии академик В. В. Петров.

Долгое время это открытие не использовалось из-за отсутствия источников тока, дававших бы дешевую электроэнергию. Лишь 80 лет спустя талантливый русский изобретатель Н. Н. Бенардос впервые в мире применил дуговой разряд для сварки и резки металлов. Дальнейшее совершенствование дуговой сварки осуществил в 1888 г. выдающийся русский инженер Н. Г. Славянов.

Однако царская Россия не сумела реализовать возможности, открытые изобретениями Бенардоса и Славянова, и великое русское изобретение – дуговая сварка, как это случалось неоднократно, реализовано было за границей – в США, Германии, Англии.

На своей родине дуговая сварка нашла широкое применение только после Великой Октябрьской социалистической революции. Новый этап в истории сварки начинается с 1929 г., когда было принято постановление Совета и обороны о развитии сварочной техники. Для производства электросварочного оборудования был построен завод «Электрик» (1932 г.). В то время это был самый мощный в Европе завод по электросварочному оборудованию. Созданные специальные учебные заведения занялись подготовкой кадров: рабочих, техников и инженеров-сварщиков. Большое внимание было уделено научным исследованиям; появились многочисленные лаборатории и институты по проблемам сварки. Особенно велика роль Института электросварки АН УССР им. Е. О. Патона в Киеве, МВТУ им. Баумана, ЦНИИТМАША и ряда других институтов в проведении глубоких научных исследований.

Впервые идея применения порошкообразных веществ для защиты дугового пространства при сварке была запатентована советским изобретателем Д. А. Дульчевским в 1929 г.

Это положило начало разработке механизированных способов дуговой сварки и здесь надо отметить огромный вклад ИЭС им. Патона в исследовании процесса, разработке оборудования и внедрении их в производство.

Выдающимся достижением отечественной сварочной техники явился разработанный в ИЭС им. Е.О. Патона в содружестве с заводами НКМЗ и «Красный котельщик», способ электрошлаковой сварки. В дальнейшем, развивая этот способ, был предложен способ электрошлакового переплава, позволяющий в большой металлургии выплавлять высококачественные марки сталей.

Во Франции впервые был применен способ сварки электронным лучом. За рубежом разработан способ ультразвуковой сварки. По предложению токаря-новатора А. И. Чудикова в СССР разработан способ сварки трением. Особенно следует отметить роль советских ученых в разработке новых методов сварки. Так, в 1956 г. Н. Ф. Казаковым предложена диффузионная сварка в вакууме, в институте гидродинамики Сибирского отделения АН СССР разработана теория сварки взрывом, Прохоровым А. М. и Басовым Н. Г. разработаны теоретические основы действия оптических квантовых генераторов-лазеров.

В институте химической физики АН СССР разработана атомная сварка, в ИЭС им. Е.О. Патона – ударная сварка, в ЦНИИТМАШе – сварка в СО2 и др.

mykonspekts.ru

Краткая история развития сварки

История развития сварки

Сварка является великим русским изобретением. Она является прогрессивным высокопроизводительным методом получения неразъемных соединений в промышленности и строительстве. Основоположниками дуговой сварки являются русские ученые В.В. Петров, Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов.

В 1802 г. В.В. Петров открыл и описал дуговой разряд. Его открытие намного опередило свое время и до практического применения дуги дошло лишь в конце 19-ого века.

Лишь почти 80 лет спустя, в 1881 г., талантливейший русский изобретатель Н.Н. Бенардос (1842 – 1905 гг.) впервые в мире использовал дуговой разряд для соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока, т.е. для дуговой сварки и резки металлов. Н.Н. Бенардос является автором всех основных видов электрической дуговой сварки, широко внедренных в настоящее время в промышленность, и множества других изобретений в различных областях техники.

Дальнейшее совершенствование дуговой сварки связано с именем крупного русского инженера, металлурга и электрика Н.Г. Славянова (1854 – 1897 гг.). Славянов Н.Г. предложил в 1888 г. способ дуговой электросварки металлическим электродом, впервые спроектировал и построил специальные сварочные генераторы. Работы его положили начало развитию сварочных процессов в производственной сфере.

Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов не только создали новые виды сварки, но широко применяли их, в первую очередь на ремонтных работах.

Однако в силу своей промышленной отсталости царская Россия не сумела реализовать возможности, открытые изобретениями Н.Н. Бенардоса и Н.Г. Славянова. В те годы дуговая сварка получила значительно большее распространение в Англии, Германии и особенно в США, чем на своей родине – в России. Электрическая дуговая сварка нашла широкое промышленное применение только после гражданской войны, в годы восстановления народного хозяйства, в годы пятилеток. Новый этап в истории сварки начинается с 1929 г., когда было принято постановление Совета Труда и Обороны о развитии сварочной техники. На основе постановления была создана материально-техническая база для разработки и внедрения передовых методов сварки в СССР, начата подготовка кадров специалистов по сварке – рабочих, инженеров, техников.

Бурного расцвета достигла в эти годы сварочная наука, которая обогатилась ценнейшими работами в области теории сварочных процессов. Особенно важную роль в этом деле сыграли исследования Украинского института электросварки АН УССР им. Е.О. Патона в Киеве, МВТУ им. Баумана и другие организации.

При современном состоянии производства трудно себе представить какую-либо его отрасль, имеющую дело с обработкой металла, изготовлением или ремонтом металлических изделий, которая могла бы обойтись без сварки. Сварка широко применяется в промышленности, строительстве, на транспорте в сельском хозяйстве и т.д. Она стала таким же необходимым и равноправным технологическим методом обработки металлов, как ковка, штамповка, литьё, обработка металлов резанием и т.д., а в ряде случаев успешно конкурирует с ними и вытесняет их. За последние годы значение сварки непрерывно возрастает при некотором снижении роли литья и поковок.

Сварка занимает господствующее положение в производстве стальных и особенно листовых конструкций. Широкое применение находят сварочные процессы в самолётостроении, автомобилестроении, в производстве вагонов, котлов высокого давления, в трубном производстве, сельскохозяйственном машиностроении и многих отраслях.

Об объёме сварочных работ свидетельствует тысячи километров газопроводных, водопроводных, нефтепроводных и других магистралей, выполненных с помощью сварки. При изготовлении одного судно водоизмещением всего 8 – 10 тыс. тонн необходимо сварить свыше 80 километров швов, а на более крупных современных судах общая длина сварных швов превышает 300 километров. Огромную роль играет сварка в ремонтном деле, особенно при восстановлении и поверхностном упрочнении быстроизнашивающихся деталей машин.

Высокий уровень сварочного производства требует соответствующей подготовки научных и инженерных кадров. Базовой дисциплиной при подготовке инженеров-сварщиков является «Теория сварочных процессов». Программа дисциплины предусматривает изучение следующих разделов:

1. Источники энергии при сварке – 5 семестр.

2. Тепловые процессы при сварке – 5 семестр.

3. Термодеформационные процессы при сварке – 5 семестр.

4. Физико-металлургические процессы при сварке – 6 семестр.

5. Фазовые и структурные превращения при сварке – 6 семестр.

Основные этапы развития сварки

Кратки курс лекции по профессии

«Электрогазосварщик»

Бузулук 2012 г.

Тема 1.

Преимущества сварки перед другими видами соединений

Преимущества сварки:

Применение сварки для соединения элементов различных металлических объектов, имеет ряд преимуществ перед другими видами соединения:

1. Экономное использование металла конструкции, вследствие полного использования поверхности сечения для соединения; более низкий вес элементов, соединенных при помощи сварки; возможность соединения более тонких элементов конструкции; снижение уровня брака и уменьшение припусков на дополнительную обработку при замене литья сваркой.

2. Применение сварки имеет целый ряд финансовых преимуществ: снижение себестоимости работ вследствие уменьшения их трудоемкости, снижение ресурсоемкости, увеличение производительности труда и, вследствие этого, сокращения сроков выполняемых работ, уменьшение расхода материалов.

3. Сварка с успехом заменяет ковку и литье, так как при помощи сварочного аппарата можно с легкостью изготовить изделие сложной конструкции из отдельных штампованных или отлитых элементов.

4. Значительное снижение стоимости производственного оборудования.

5. Возможность создания полностью автоматизированного и механизированного производства различных сварных изделий.

6. Возможность использования в свариваемых конструкциях новейших материалов: высокопрочных сталей, облегченных профилей, листового проката с многими слоями, легких сплавов, особо чистых металлов и т.п.

7. Облегчение производства миниатюрных деталей и элементов.

8. Широкий диапазон применения сварочных аппаратов: сварка, резка, наплавка.

9. Более высокие показатели прочности и надежности сварных соединений.

10. Улучшение условий труда на производстве благодаря более низкому уровню шума.

Тема 2.

Развитие сварки

В развитие сварочной науки и техники особый вклад внесли российские ученые и инженеры - В. В. Петров (1761 - 1834), Н. Н. Бенардос (1842-1905), Н. Г. Славянов (1854-1897).

Василий Владимирович Петров впервые в мире в 1802 г. обнаружил явление электрического дугового разряда от построенного им сверхмощного "вольтового столба", который состоял из 2100 пар разнородных кружков - элементов (медь + цинк), проложенных бумажными кружками, смоченными водным раствором нашатыря.

Проделав большое количество опытов со своей батареей, он показал возможность использования электрической дуги для освещения и плавления металлов. К моменту открытия дугового разряда электротехника только начинала создаваться. Открытие В. В. Петрова опередило время практического применения дуги для сварки на 80 лет. Его осуществил Николай Николаевич Бенардос - автор многих изобретений в области электротехники.

Н. Н. Бенардос предложил и произвел в 1880-1890 гг. все основные виды дуговой сварки: плавящимся и неплавящимся электродами дугой прямого и косвенного действия, ручную, полуавтоматическую и автоматическую, незащищенной дугой и в среде защитного газа.

Н. Н. Бенардос в 1887 г. предложил основные виды электроконтактной сварки - точечную и роликовую.

После детальной разработки своего изобретения Н. Н. Бенардос получил на него патенты в Англии, Бельгии, Германии, Италии, Франции, США и в других странах.

В 1886 г. он получил русский патент на "Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока". Н. Н. Бенардос применил созданный им способ не только для сварки, но и для наплавки и резки металлов.

Почти одновременно с Н. Н. Бенардосом работал другой крупнейший изобретатель - Николай Гаврилович Славянов, много сделавший для развития дуговой сварки.

Николай Гаврилович Славянов в конце 1888-1889 гг. осуществил и широко внедрил электродуговую отливку металлических изделий и сварку плавящимся металлическим электродом, разработал основы металлургии сварочного процесса и, в частности, осуществил сварку под шлаковой защитой.

Обладая глубокими знаниями металлурги и электротехники, Н. Г. Славянов разработал способ дуговой сварки металлическим электродом с защитой сварочной зоны слоем порошкообразного вещества (флюса) и первый в мире механизм "электроплавильник" - для полуавтоматической подачи электродного прутка в зону сварки.

Способ сварки плавящимся металлическим электродом получил название "дуговая сварка по способу Славянова". Первая публичная демонстрация нового способа состоялась в 1888 г. в Перми.

Изобретения Н. Г. Славянова получили мировое признание, они были запатентованы во многих странах Европы, в Америке. В 1893 г. на Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов был награжден дипломом и золотой медалью за изобретение электродуговой сварки металлов.

Н. Г. Славянов научился рассчитывать и строить электрические приборы и машины, в том числе крупные по тем временам динамо-машины для нужд заводского производства, и в частности специальный сварочный генератор.

Эти машины в дальнейшем стали технической базой разработки блестящих изобретений дуговой электросварки и электрической отливки, прототипа электрошлаковой сварки и электрошлакового переплава сталей.

Славянов впервые с помощью нового способа сварил вал паровой машины. Свой способ он назвал "электрической отливкой металлов", электросварщика - "электроотливщиком", а организованный им впервые в мире электросварочный цех - "электролитейным". Здесь были подготовлены первые электросварщики. Под "электрической отливкой" изобретатель понимал дуговую электрическую сварку металлическим электродом, а под термином "сварка" - только сварку давлением или пластическую сварку без расплавления свариваемого металла, например, широко применяемую тогда кузнечную сварку.

В 30-х годах XX в. были организованы исследовательские лаборатории, институты. Началась подготовка специалистов по сварке. В этот период большой вклад в развитие и внедрение сварочных процессов внес другой наш соотечественник - Евгений Оскарович Патон. Он разработал и приступил к реализации программы совершенствования оборудования и технологий сварки, особо добиваясь улучшения качества соединений. В созданной им лаборатории, преобразованной в 1934 г. в научно-исследовательский институт (первую в мире специализированную организацию по изучению проблем сварки), одним из направлений стало развитие электродуговой сварки металлическими электродами и электродной проволокой.

К концу 30-х годов исследователи вернулись к идее Славянова защищать зону дуги насыпным флюсом, а электрод подавать без специальных защитных материалов.

Тема 3.

Основные этапы развития сварки

Развитие сварки в нашей стране можно условно разделить на 5 этапов.

1. Подготовка кадров (1918-1928) и начало развития науки. В 1925 г. академики В. П. Никитин и А. И. Вологдин организовали сварочные специальности в институтах Днепропетровска и Владивостока.

2. 1929-1935 годы - бурное развитие сварки и резкое повышение ее качества. Сварка стала применяться как технический процесс для изготовления новых изделий в отдельных областях промышленности. В 1929 г. создан Автогенный комитет, который способствовал внедрению электродуговой сварки.

3. 1935-1940 годы - курс на резкое повышение качества сварных конструкций и производительности труда сварщиков. В этот период сварку стали внедрять во всех отраслях промышленности. В 1936 г. началось применение качественных электродов вместо электродов с меловой обмазкой.

4. 1941-1945 гг. - активное применение сварки, продиктованное условиями военного времени. В Нижнем Тагиле открыто явление саморегулирования дуги (профессор Дятлов). Разрабатываются различные способы сварки под флюсом, а также продолжаются исследования в области сварки.

5. С 1946 г. - дальнейшее всестороннее развитие сварки и наплавки, появление новых видов и способов сварки, наплавки и резки, например, сварка трением, ультразвуковая сварка, взрывом, вибродуговая наплавка, плазменная, лазерная сварка и резка, сварка в защитных газах и другие.

Тема 4.

pdnr.ru

Возникновение и развитие сварки (стр. 1 из 7). История развития сварки