Перші сліди зварювання в світі
Зварювання вважають надійним та економічним способом нероз'ємного з'єднання металевих деталей. Сутність процесу зварювання полягає в утворенні міцних зв'язків між атомами і молекулами з'єднуваних тіл завдяки місцевому зчепленню під тиском чи особливому виду деформацій. Неможливо уявити сучасне оточуюче середовище, без застосування такого міцного і доступного способу з'єднання, як зварювання. Його попередником у розвитку практичної технічної думки було паяння. Паяння – спосіб з'єднання деталей у твердому нагрітому стані за допомогою припою, це один із найдавніших способів нероз'ємного з'єднання металів.Ще в прадавні часи люди використовували паяння для виготовлення зброї, ювелірних виробів, знарядь праці. Існує думка, що слова "зварювання”, "зварити” походять від імені слов'янського бога ковальської справи Сварога. Перші прості методи зварювання застосовувались в V-II тисячолітті до н.е. в районах Єгипту та Ірану. Зварювали в основному деталі з міді, які розігрівали і потім здавлювали. Так виникло так зване "ковальське зварювання”. Поступовий розвиток ливарної справи привів до виникнення ливарного зварювання, суть якого полягала в тому, що призначені для з'єднання зачищені і підігріті деталі розміщували у спеціальних формах, а місце їх з'єднання заливали рідким металом. Ливарне зварювання використовувалось для виготовлення виробів із міді, бронзи, олова, благородних металів. Пізніше, з відкриттям легкоплавких металів, з'явився більш зручний і продуктивний метод їх з'єднання – паяння. Припої, які використовувалися в ті часи, майже не відрізняються від сучасних. З II тисячоліття до н.е. почалася ера використання заліза. Цей метал довго не піддавався обробці через високу температуру плавлення (біля 1500°С). Багатьма поколіннями металообробників створювався та удосконалювався спосіб ковальського або горнового зварювання заліза.
Зварювальний процес на світовій арені
На зламі XVIII-XIX століть була відкрита електрична дуга, стартувало дослідження можливостей її практичного застосування. У 1802 році російський фізик та електротехнік Василій Петров першим висунув ідею, що висока температура, яку дає електрична дуга, може бути використана для розплавлення металів. Після цього вчені усього світу, у тому числі й такі відомі, як британець Майкл Фарадей, проводили різноманітні експерименти з електричною дугою, які десятиріччями обмежувались теоретичними пошуками. Перехід на практичний рівень відбувся у кінці ХІХ століття. У той же період історії на промислові рейки вийшло виробництво сталі та чавуну. Усе частіше вимагалось з'єднання металевих деталей простим та надійним способом. У 1881 році в Парижі вчений Микола Бернардос продемонстрував спосіб зварювання з застосуванням вугільного електроду. Це був апарат «ЭлектроГефесть», який здобув золоту медаль на Паризькій міжнародній виставці. Примітно, що Бернардос хоча й мав грецькі коріння, але народився у селі на території сучасної Миколаївської області України, а навчався у Київському університеті. У 1888 році російський вчений Микола Слав'янов створив та запатентував зварювальне обладнання, в якому використовувались плавкі металеві електроди, які були схожі за характеристиками з зварювальними металами. Саме ця технологія стала основою для розповсюдження дугового електрозварювання по всьому світу. За допомогою першого зварювального обладнання вдалося усунути брак, який виникав при виливанні деталей, відновлювати спрацьовані частини обладнання. На зламі століть електрозварювання ставало все більш досконалим. Наприклад, були запропоновані способи використання електричної дуги, яка збуджується трифазним та змінним струмом. І на цьому процес не зупинявся. У 1906 році швед Оскар Чельберг вдосконалив винахід Слав'янова. Він запатентував зварювальний електрод, який був покритий флюсом. Це спеціальний матеріал, який захищає місце зварювання від окиснення і накопичування шкідливих домішок. Його винахід дійшов до наших днів практично без змін.
Зварювання на території України
У 1904 році молодий вчений Євгеній Патон, який народився у Франції та закінчив Дрезденський технологічний університет, отримав пропозицію створити кафедру будування мостів на базі Київського політехнічного інституту. У ті роки мостобудування було нерозривно пов'язане з металургією та іншими суміжними процесами. Тому у 1930-х Патон захопився електрозварюванням. З часом кафедра, яку він очолив, еволюціонувала в Інститут електрозварювання при Академії Наук. Євгеній Патон був його керівником з моменту заснування у 1934 році і до своєї смерті у 1953 р. Саме Київський інститут електрозварювання став одним з світових центрів вивчення зварювання. Зроблені тут відкриття і винаходи знайшли практичне застосування у багатьох сферах промисловості та економіки. Наприклад, під час Другої світової війни інститут зробив значний внесок у обороноздатність СРСР, запропонувавши технологію зварювання спеціальних сталей для танкових башт, які до того були клепані або суцільнолиті. Але головним винаходом Євгенія Патона став розвиток ідей Бенардоса і Чельберга - швидкісне автоматичне зварювання під флюсом, яке було названим "методом Патона" Для цього були створені механізовані самохідні апарати - зварювальні трактори. Вони рухаються безпосередньо по поверхні зварювальних виробів та переміщують електричну дугу вздовж зварного шва, подають флюс та забезпечують інші допоміжні процеси без участі людини. Найбільш активний період розвитку автоматичного зварювання припав на 1959-1965 р.р. На сьогодні воно використовується у багатьох галузях промисловості: для зварювання листового металу, труб, корпусів техніки, побутових виробів та багато іншого.
Сучасне зварювання
На сьогодні налічується більш ніж 150 різних способів зварювання. Одна з основних класифікацій цього процесу з'єднання металів - по формі теплової енергії, яка використовується, так званий "термічний клас". Вона визначає види зварювання в залежності від теплової енергії, яка використовується. Ключовими різновидами зварювання за даним критерієм є:
· дугове;
· газове;
· електронно-променеве;
· плазмове;
· електрошлакове;
· лазерне та ін.
В електричному дуговому зварюванні джерелом дуги є змінний, постійний та пульсувальний струм, який пропускається між двома електродами (один з них - це виріб, який зварюється). Від виду струму залежать сфери застосування електрозварювання та метали, які зварюються. Тепло, яке виділяється з дуги, оплавляє краї виробу, який зварюється, та електрод, що призводить до виникнення зварювальної ванни. Цей невеликий об'єм рідкого металу, який після затвердіння утворює зварне з'єднання. Найбільш популярні види електродугового зварювання:
· ручне дугове зварювання;
· автоматичне зварювання під флюсом;
· напівавтоматичне зварювання у середовищі захисних газів.
Зварювання плавким електродом добре автоматизується та забезпечує високу продуктивність. У другій половині XX століття автоматизація процесу електрозварювання вийшла на дуже високий рівень. Були розроблені спеціальні роботи, які працюють без втручання людини. На сьогодні без них неможливо уявити практично жодний сегмент машинобудування.В 1969 році електрозварювання прийшло в космонавтику. Це були експерименти на космічному кораблі "Союз-6". Зварювальні роботи проводились електронним променем зі стисненою дугою низького тиску і плавким електродом. У 1984 році за допомогою зварювального апарату "УРИ", створеного в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона, було проведене електронно-променеве зварювання за межами космічного корабля, тобто у відкритому космосі. Ці експерименти підтвердили ефективність електрозварювання в умовах вакууму та невагомості. Можливо саме їхні результати стануть одним з необхідних умов для колонізації інших планет. І американець Ілон Маск, який вже планує експедиції на Марс, буде захоплюватись не тільки Сергієм Корольовим і ракетами "Южмашу", але й зварювальними апаратами, створеними в Києві послідовниками династії Патонів.
Використані джерела:
1. http://hpslwelder.blogspot.com/p/blog-page_4.html
2. https://metinvestholding.com/ua/media/news/elektrosvarka-istoriya-poyavleniya-evolyuciya-i-sled-ukraini
3. https://uk.wikipedia.org/wiki/Зварювання
Немає коментарів:
Дописати коментар