Когда была изобретена сварка

История развития, виды и сфера применения сварочного оборудования

Сварка тугоплавких материалов является одной из основ развития человеческой цивилизации. С ее возникновением и применением в строительстве появилась возможность возводить высотные здания, строить мосты над реками, проводить инженерные коммуникации. Технологии соединения металлов проникли даже в сферу здоровья человека – медицину. Мы ознакомим вас с историей возникновения сварки, видами оборудования и его сферой применения.

История появления методов сварки

Сварочные соединения начали применять еще в древности путем сплавления с помощью оловянной пайки золотых изделий, которые были найдены в египетских пирамидах. В Помпеях во время раскопок были обнаружены свинцовые водопроводные трубы с паяным швом (поперечным).

Также мы знаем, что древние мастера во время ковки путем разогревания металла до пластичного состояния соединяли части изделия. Так появлялись клинки и мечи, состоящие из нескольких полос металла. В Средние Века похожим образом изготовляли большие артиллерийские пушки, усиливая кованую трубу наружными кольцами, которые соединялись с ней при помощи кузнечной сварки. Древние здания, возведенные в эпоху Возрождения, содержат стальные соединения для поддержки несущих конструкций.

Прогресс 19-20-го веков дал новый толчок применению сварочных технологий. Изучение постоянного тока способствовало возникновению новых подходов, одним из которых была электрическая сварка. Первым подобный метод применил профессор Санкт-Петербургской медико-хирургической академии Петров, который в 1802 году открыл дуговой разряд.

И он же в дальнейшем использовал метод электрической дуги для расплавления металлов. Сначала при такой сварке использовались неплавящиеся угольные электроды, а затем, в 1988 году, был впервые применен металлический. К сожалению, температура горения дуги была неравномерной, поэтому сам шов получался неровный и пористый.

Лишь с использованием флюсов сварочный процесс стал более стабильным и качественным.

Двадцатое столетие ознаменовалось возникновением многих устройств, улучшающих и упрощающих процесс работы. Сварочные аппараты были одними из таких агрегатов. Хотя технологический уровень устройств и отличается от самых ранних, принцип работы остается прежним.

Первый аппарат для сварки с ацетиленкислородной сварочной горелкой был сконструирован в 1903 году, а в 1906 году появились ацетиленовые генераторы для промышленности. В 1940 году осуществлено первое использование вольфрамового электрода с применением гелия, а с 1946 года стал применяться более безопасный и чистый газ – аргон.

С начала 60-х годов 20-го века появилось несколько новых технологий сварки: с использованием нескольких электродов, с помощью порошкового электрода, газолазерная резка.

Виды оборудования

Сварочная дуга возникает под действием источников питания, которые позволяют поддерживать устойчивый разряд. Для постоянной и равномерной работы было создано специальное оборудование, которое имеет разное назначение, размеры и применение. К нему относятся:

• Электроды и проволока – являются тем видом устройств, без которых сварка в принципе невозможна. Они могут отличаться по полярности, использованию рода тока (постоянный или переменный), покрытию и материалу изготовления.
• Полуавтоматы для сварки в среде инертного/активного газа. Сложные и дорогостоящие устройства, но имеющие хорошую производительность; удобны в работе. Ими можно производить работы с железом, сталью, алюминием. Сварка ведется проволокой из различных металлов толщиной 0,6 — 1,2 мм в среде защитного газа. Регулятор тока многоступенчатого типа позволяет сделать процесс более плавным. Иногда меняется скорость проволоки. Эти два параметра и определяют режим работы.
• Аппараты с трансформатором переменного тока или трасформаторы применяются для сварки плавящимся металлическим электродом с покрытием. Отличаются простотой конструкции, надежностью, дешевизной и являются самыми распространенными. Работают с помощью плавящихся электродов с рутиловым покрытием или основным (фтористо-кальциевым), предназначенным защищать сварную ванну или придавать различные физико-химические свойства готовому соединению, например, легировать его. Метод сварки такого аппарата – встык и внахлест.
• Аппараты с трансформатором постоянного тока или выпрямители для работы с плавящимися электродами. В конструкцию устройства включен диодный или тиристорный выпрямитель, который делает переменный ток однонаправленным, при этом теряя часть его мощности. Агрегат — сложнее, тяжелее и дороже. Но, тем не менее, работа на нем более комфортная, так как стабильнее дуга. Может сваривать черные металлы, нержавеющую сталь, цветные металлы с применением соответствующих электродов.
• Инверторы, которые еще называются импульсными. Одни из самых современных и продвинутых сварочных аппаратов. Имеют различные модификации, славятся малым весом и повышенным качеством работы за счет установленных схем стабилизации питающего напряжения. Инвертор является аппаратом постоянного тока, имеет трансформатор выпрямления напряжения на входе и на выходе. Стоимость такого устройства достаточно высока, но его достоинства преобладают, и он пользуется заслуженным успехом.
• TIG-аппараты с аргонно-дуговой сваркой, позволяющие производить сплавление повышенного качества. Это необходимо для соединения особо ответственных участков. При работе используются графитовые и вольфрамовые неплавящиеся электроды.
• Аппараты точечной сварки или споттеры для локального соединения двух заготовок или деталей.
• Плазменная резка используется в процессе разрезания металла. Принцип заключается в резке изделия плазменной струей со следующим испарением (вымыванием) ионизированным потоком частиц материала.

Сфера применения

Сварочное оборудование на сегодняшний день так же востребовано, как и в начале его использования. Эти аппараты имеют разную область применения, и сейчас мы рассмотрим, для каких сфер логично выбирать определенный сварочный агрегат или метод соединения.

Трансформаторы являются самыми старыми по технологии, довольно громоздкими и тяжелыми аппаратами, для работы которых требуется большое количество электроэнергии. Кроме того, они чувствительны к колебаниям напряжения.

Поэтому их применение возможно в случаях соединения черновых швов самых популярных марок стали и определенных типов чугуна. Хотя, опытные сварщики даже на таком оборудовании могут сделать прекрасные швы.

Все зависит от квалификации мастера, поэтому трансформаторы довольно распространены в промышленности.

Выпрямители, которые работают с переменным током, могут сваривать не только черные металлы, но и любые цветные металлы – алюминий, медь, титан, никель, сплавы эти металлов. Поэтому область применения таких аппаратов очень большая – от промышленности до бытовых нужд.

Полуавтоматы предназначены для работы в газовой среде. Электродная проволока подается автоматически, из-за чего аппараты и получили такое название. Такое устройство дает возможность получить шов нужной толщины и качества. Полуавтоматы работают с металлами и сплавами с любыми размерами листа. Единственный недостаток – разбрызгивание раскаленного материала и создание огара.

Инверторы. Их устройство способствует точной настройке процесса и, как следствие, получению качественных швов. Инверторным аппаратом можно сваривать даже тонкостенный металл.

TIG-аппараты, хоть и имеют невысокую производительность, но пользуются популярностью из-за отличного качества шва при малых потерях металла во время работы. Могут соединять все виды металлов, их сплавы.

Точечная сварка широко используется в автопромышленности, крупных СТО, мастерских по ремонту автомашин. Работа споттера позволяет соединить мелкие детали или части кузова, поэтому такие аппараты пользуются заслуженным спросом. Добавив к устройству специальные клещи для сварных работ, вы будете успешно использовать метод точечной сварки.

Агрегаты для плазменной резки могут быть громоздкими, крупногабаритными или небольшими бытовыми устройствами. Используются как в промышленности для резки металла в крупных масштабах, так и в бытовых целях.

Несмотря на большое количество аппаратуры для сварки металлов, наиболее востребованными остаются небольшие устройства для работы обычным электродом. Простота конструкции и удобство в эксплуатации позволяет пользоваться такими агрегатами любому человеку, имеющему небольшие знания по сварке конструкций и обслуживанию подобного оборудования.

Источник: http://oborudovo.ru/art/svarka_istoria/

Основные виды сварки

Сварка электротоком делится на 2 принципиальных класса: недуговая и дуговая.

Недуговую сварку чаще называют контактной. В контактной сварке электроды, подающие ток, прикладываются непосредственно к металлу, который сваривают. Сквозь метал, расположенный между поднесенными электродами, подается короткий, но очень мощный разряд тока (тысячи ампер). Сплавление при этом получается только между приложенными электродами.

Если электроды расположены прямо друг против друга, то сварное соединение получается точечным. Хотя точечная сварка – не единственный вид контактной сварки, но зато самый распространенный. Поэтому понятия «точечной сварки» и «контактной сварки» часто используют в виде синонимов. Напряжение точечной сварки составляет считанные вольты.

Поэтому контактная сварка применяется преимущественно для скрепления тонколистового металла. Например, в автомобилестроении.

В строительстве гораздо большее распространение получила сварка электродуговая. При электродуговой сварке между источником тока (электродом) и свариваемым металлом находится небольшой промежуток, заполняемый электрической дугой.

Ошибочно предполагать, что это промежуток воздуха. Это промежуток ионизированного газа, проводящего ток. Дуговая сварка, как мы ее представляем сегодня, без газа невозможна.

Просто газ может подаваться из отдельного баллона, а может образовываться в результате горения обмазки электрода.

Самыми распространенными в строительстве являются следующие технологии:

• ММА (в отечественной классификации – ручная дуговая сварка, или РДС)
• TIG (аргоно-дуговая)
• MIG-MAG (полуавтоматическая, проволокой).

ММА

Популярность данного вида сварки предопределена как раз отсутствием необходимости таскать с собой баллон с газом. Обмазка электрода – и есть «застывшее» газовое облако. Как только электрод коснется металла и полученный ток короткого замыкания расплавит металл электрода, расплавится и обмазка вокруг него. Образовавшееся облако газа обеспечит проводящую ионизированную среду для дуги и защиту расплавляемого металла от доступа кислорода.

Электроды подбираются по типу металла и диаметру. Тип металла важен, так как в процессе работы метал стержня электрода капля по капле перетекает в свариваемый метал и сплавляется с ним. Для крепкого соединения металл стержня электрода и свариваемый метал должны быть идентичны. На упаковке электродов всегда указывается, для каких металлов подходят данные электроды.

После того, как определились с типом электрода, необходимо определиться с его толщиной. Вопрос новичка: зачем нужны электроды разных диаметров? Все просто. Чем толще электрод, тем больше сила тока, которая его может расплавить. То же и с кромками свариваемого металла. Поэтому толщина электрода подбирается под толщину свариваемого металла. Для черных металлов рекомендуется:

Технология ММА позволяет работать с большинством распространенных металлов, за исключением алюминия и сплавов на его основе. Хотя теоретически и это возможно при наличии помощника, если добиться, чтобы зачищенные алюминиевые поверхности не успевали покрыться пленкой до расплавления. Но правильнее, конечно, просто использовать подходящие для этого сварочные технологии.

TIG

Потребители сварки TIG – сплошь профессионалы и продвинутые пользователи, причем почти поголовно не строительного направления. TIG обеспечивает более аккуратные швы, но сильно уступает ММА в производительности и простоте использования.

Например, многие «любители», отточив свое мастерство на аппаратах ММА, испытывают досаду от неудач при первом опыте с TIG. Оказывается, в отличие от ММА, зажечь дугу аппаратом TIG, если только он не оборудован таким устройством, как осциллятор, непросто.

(А практически все аппараты «2 в 1» не оборудованы, конечно). Чиркает сварщик вольфрамовым электродом – искра есть, а дугу поднять не получается. Но вот бывалый сварщик подкладывает под электрод кусочек угля – и дуга пошла без проблем.

Не случайно, что в продажах розничных магазинов специализированные аппараты TIG редко превышают долю в 1%.

Отдельного упоминания в сварке TIG заслуживают аппараты с возможностью переключения на режим переменного сварочного тока, т.н. AC/DC. Вот эти аппараты и являются основным оборудованием для сварки алюминия. Именно они преимущественно и составляют этот самый 1% TIG в розничных продажах сварочного оборудования.

MIG-MAG

Полуавтоматическая сварка проволокой применяется в основном для сварки листового металла. Поэтому традиционно ее основная сфера применения – кузовной ремонт, а также строительство конструкций из черного тонколистового металла. Использование проволоки вместо сменных электродов сильно повышает производительность. На бытовых аппаратах используются катушки емкостью 1 и 5 кг, а на профессиональных – 5 или 15 кг.

Проволока может использоваться как обычная (без обмазки), так и с обмазкой (т.н. флюсовая). В первом случае обязательно применение баллона с газом (режим GAS). Во втором баллон не требуется (NO GAS). Несмотря на то, что работать без баллона удобнее, в продажах с большим отрывом лидирует проволока без обмазки. Причина банальна: она гораздо дешевле флюсовой. Кроме того, многие профессионалы считают, что аккуратность швов в среде газа от баллона получается выше.

Несмотря на то, что данный вид сварки тоже относится к электродуговой, принцип устройства у MIG-MAG принципиально отличается от принципов MMA и TIG. В ММА и TIG важно поддерживать стабильность тока, несмотря на колебания электрода, в MIG-MAG важно поддерживать стабильность напряжения дуги.

А сила сварочного тока в аппаратах MIG-MAG – показатель условный (хотя по привычке, выработанной в ММА, большинство ориентируется именно на него). Сила сварочного тока в MIG-MAG будет зависеть от выставленного напряжения, диаметра используемой проволоки, применяемого газа и скорости подачи проволоки.

Так что сделать из аппарата ММА полуавтомат MIG-MAG путем приделывания блока подачи проволоки и горелки не получится.

Автор текста: Ю.Шкляревский

Источник: https://www.kuvalda.ru/blog/articles/polz/osnovnye-vidy-svarki.html

Электрическая дуговая сварка

Электродуговая ручная сварка покрытым электродом

Электросварка — один из способов сварки, использующий для нагрева и расплавления металла электрическую дугу.

Температура электрической дуги (до 7000 °С) превосходит температуры плавления всех существующих металлов.

История электросварки[ | ]

1802 год — В. В. Петров открыл явление вольтовой электрической дуги и указал, что появляющийся «белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются, и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может».

1803 год — В. В. Петров опубликовал книгу «Известия о гальвани-вольтовых опытах», где описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность её применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов.

1882 год — Н. Н. Бенардос изобрёл электрическую сварку с применением угольных электродов, которую запатентовал в Германии, Франции, России, Италии, Англии, США и других странах, назвав свой метод «электрогефестом».

1888 год — Н. Г. Славянов впервые в мире применил на практике дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины.

1893 год — На Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки под слоем толчёного стекла.

1905 год — В. Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трёхфазную дугу для сварки металлов.

1932 год — К. К. Хреновым впервые в мире в Советском Союзе осуществлена [2].

1939 год — Е. О. Патоном разработаны технология автоматической сварки под флюсом, сварочные флюсы и головки для автоматической сварки, электросварные башни танков, электросварной мост.

Описание процесса[ | ]

К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания электрической дуги от сварочного трансформатора (или сварочного агрегата, сварочного преобразователя, сварочного инвертора) подводится электроэнергия. При соприкосновении сварочного электрода и свариваемого изделия протекает сварочный ток.

Под действием теплоты электрической дуги (до 7000°С) кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. В сварочной ванне металл электрода смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность, образуя защитную плёнку. При затвердевании металла образуется сварное соединение.

Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока[3].

В процессе электросварки могут быть использованы плавящиеся и неплавящиеся электроды. В первом случае формирование сварного шва происходит при расплавлении самого электрода, во втором случае — при расплавлении присадочной проволоки (прутков и т. п.), которую вводят непосредственно в сварочную ванну.

Для защиты от окисления металла сварного шва применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки в процессе электросварки.

Для повышения устойчивости электрической дуги в электроды могут вводиться легко ионизируемые элементы (калий, натрий, кальций)[4]..

Различают электросварку переменным током и электросварку постоянным током. При сварке постоянным током шов получается с меньшим количеством брызг металла, поскольку нет перехода через ноль и смены полярности тока.

В аппаратах для электросварки постоянным током применяются выпрямители.

Возможно управление положением сварочной дуги при сварке постоянным током. Дуга является проводником тока и как обычный проводник отклоняется в магнитном поле в соответствии с законом Ампера.

Классификация[ | ]

Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса, рода тока и полярности, типа сварочной дуги, свойств сварочного электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.

По степени механизации различают:

• ручную дуговую сварку
• механизированную (полуавтоматическую) дуговую сварку
• автоматическую дуговую сварку

Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определённой длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.

При ручной дуговой сварке (ММА -Manual Metal Arc) указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.

При механизированной (полуавтоматической) дуговой сварке (MIG/MAG -Metal Inert/Active Gas) плавящимся электродом автоматизируется подача электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки остаются ручными.

При автоматической дуговой сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва.

Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.

) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.

По роду тока различают:

• электрическая дуга, питаемая постоянным током прямой полярности (минус на электроде);
• электрическая дуга, питаемая постоянным током обратной полярности (плюс на электроде);
• электрическая дуга, питаемая переменным током.

По типу дуги различают:

• дугу прямого действия (зависимую дугу);
• дугу косвенного действия (независимую дугу).

В первом случае дуга горит между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; во втором — дуга горит между двумя электродами.

По свойствам сварочного электрода различают:

• способы сварки плавящимся электродом;
• способы сварки неплавящимся электродом (угольным, графитовым и вольфрамовым).

Сварка плавящимся электродом является самым распространённым способом сварки; при этом дуга горит между основным металлом и металлическим стержнем, подаваемым в зону сварки по мере плавления. Этот вид сварки можно производить одним или несколькими электродами.

Если два электрода подсоединены к одному полюсу источника питания дуги, то такой метод называют двухэлектродной сваркой, а если больше — многоэлектродной сваркой пучком электродов. Если каждый из электродов получает независимое питание — сварку называют двухдуговой (многодуговой) сваркой.

При дуговой сварке плавлением КПД дуги достигает 0,7-0,9.

По условиям наблюдения за процессом горения дуги различают:

• открытую;
• закрытую;
• полуоткрытую дугу.

При открытой дуге визуальное наблюдение за процессом горения дуги производится через специальные защитные стёкла — светофильтры. Открытая дуга применяется при многих способах сварки: при ручной сварке металлическим и угольным электродом и сварке в защитных газах.

Закрытая дуга располагается полностью в расплавленном флюсе — шлаке, основном металле и под гранулированным флюсом, и она невидима. Полуоткрытая дуга характерна тем, что одна её часть находится в основном металле и расплавленном флюсе, а другая над ним. Наблюдение за процессом производится через светофильтры.

Используется при автоматической сварке алюминия по флюсу.

По роду защиты зоны сварки от окружающего воздуха различают:

• дуговая сварка без защиты (голым электродом, электродом со стабилизирующим покрытием);
• дуговая сварка со шлаковой защитой (толстопокрытыми электродами, под флюсом);
• дуговая сварка со шлакогазовой защитой (толстопокрытыми электродами);
• дуговая сварка с газовой защитой (в среде защитных газов) (MIG-MAG);
• дуговая сварка с комбинированной защитой (газовая среда и покрытие или флюс).

Стабилизирующие покрытия представляют собой материалы, содержащие элементы, легко ионизирующие сварочную дугу. Наносятся тонким слоем на стержни электродов (тонкопокрытые электроды), предназначенных для ручной дуговой сварки.

Защитные покрытия представляют собой механическую смесь различных материалов, предназначенных ограждать расплавленный металл от воздействия воздуха, стабилизировать горение дуги, легировать и рафинировать металл шва.

Наибольшее применение имеют средне — и толстопокрытые сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки и наплавки, изготовляемые в специальных цехах или на заводах.

В последнее время получает распространение плазменная сварка, где дуга между инертными неплавящимися электродами используется для высокотемпературного нагрева промежуточного носителя, например — водяного пара. Известна также сварка атомарным водородом, получаемым в дуге между , и выделяющем тепло при рекомбинации в молекулы на свариваемых деталях.

Примечания[ | ]

1. Чеканов А. А. Николай Николаевич Бенардос. — М. : Наука, 1983.
2. «Справочник молодого электросварщика по ручной сварке», Г. Г. Чернышов, В. Б. Мордынский, Москва, «Машиностроение», 1987; стр. 66
3. «Сварочное дело: Сварка и резка металлов: учебник для нач. проф. образования/Г. Г. Чернышов.- М.: Издательский центр «Академия», 2008 г.- стр. 496
4. Документальный фильм «Дуговая сварка»

Литература[ | ]

Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. — М.: Машиностроение, 1978 (1-4 т).

Ссылки[ | ]

Источник: https://encyclopaedia.bid/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%8F/%D0%A1%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BE%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82

Сварка металла, немного истории

Лучший способ соединения металлов на сегодня – сварка. Сваривание появилось еще в глубокой древности. В прежние времена применялись различные виды обработки и соединения металлов. Однако они почти никогда не применялись для создания слишком сложных конструкций. Например, способы соединения частей металлических изделий пайкой и свариванием знали древние. Египетские пирамиды содержат в себе золотые детали с соединениями, паянными при помощи олова.

Когда еще не было электросварки, для сваривания свинцовых труб и кровельных листов из свинца часто применялась ковка. Подогревали тогда древесным углем. Такая кузнечная сварка выполнялась ударами молота. Очень популярной была в те времена и ремонтная сварка, восстанавливающая каретные оси.

Изобретение электросварки

В конце ХІХ века, благодаря усилиям русского инженера Н. Г. Славянова, была изобретена дуговая сварка. Именно он придумал метод соединения материала посредством плавящегося электрода, сделанного из металла. Этот метод сейчас применяется наиболее часто. Славянов обучил целый коллектив сварщиков, они исправляли дуговым свариванием брак в литье, приводили в порядок паровые механизмы и прочее крупное оборудование.

Развитие технологий

Кроме того, Славяновым был создан сварочный генератор, а также автоматический регулятор, определяющий длину дуги. Им разработаны флюсы, резко повышающие качество сварочного шва. Созданные этим ученым технологии соединения стали основой для нынешних методов электросварки металла.

В ХХ веке известный строитель мостов академик Патон, предвидевший, что электросварка будет иметь славное будущее, резко поменял область своих научных исследований. Он создал в 1929 г. в Киеве лабораторию, а позже и первый НИИ электросварки.

Он разработал и предложил множество эффективных технологических методов электросварки.

Современный подход

Сегодняшняя сварка получила наибольшее развитие благодаря работам ученых, новаторов и талантливых инженеров, работающих в данной области. Они создали много типов оборудования, разные марки электродов.

Кроме того, они разработали современные сварочные технологии, включающие также автоматизированные способы.

К середине прошлого столетия была освоена методика получения неразъемного соединения множества металлов, очень подробно и фундаментально разработана теория технологии ручной сварки.

Источник: https://elsvarkin.ru/svarka-metalla/

История возникновения сварочного инвертора — CUGP Строительный портал

27.2.2017

Сегодня, сварочные – самые востребованные и удобные устройства для сварки, многие мастера и слышать не хотят ни о чем другом. Они выгодно отличаются от своих конкурентов, трансформаторных устройств, размером, весом и универсальностью. С их помощью можно работать со швами любой сложности, для практически любой толщины, самыми разнообразными принципами, включая так называемую «плазменную сварку».

Еще 60-80 лет назад, такая эффективность в одном устройстве была бы по настоящему сказочной, многие государства отдали бы многое за обладание подобным агрегатом, а сейчас его можно купить в большинстве строительных магазинов и супермаркетов, в сети интернет магазинов Альцест.

Первое оборудование для сварки

            Тут важно вспомнить, что принцип электронагрева металла и ковки пробовал осуществить еще известный ученый Э. Томпсон в 1905 году. И хотя это больше было похоже на кузнечное дело, основную практику работы с металлом того времени, опыты Томпсона стали «первой ласточкой» для развития целой категории инструментов.

            В 1907 году Линкольн Электроник и C-C Elektrick выпустили первые генераторы с изменяемым напряжением и мотор-генератор. Однако лишь в 1927 году появились по-настоящему применимые результаты. Благодаря В.П. Никитину, который добился качественной регулировки тока для сварки, запатентовал однокорпусный трансформатор для дуговой сварки.

Первые инверторы

            В начале 60ых годов 20 века получили широкое применение полупроводниковые электроприборы. Именно в то время был изобретен первый импульсный преобразователь для сварки, по сути первый сварочный инвертор.

Настоящий прорыв, который сделал такие устройства применимыми произошел уже ближе к 90ым годам, с внедрением ферромагнитных сплавов и возможности работать на ультравысоких частотах. Уже в 21 веке, благодаря широкому распространению IGBT-транзисторов, инверторы стали еще меньше, а также, значительно дешевле.

Конечно, и сейчас можно встретить дорогие «умные» машины, в которых используется микропроцессор для контроля параметров и полностью автоматической работы. Но это уже, как говорят, по необходимости.

Источник: https://cugp.com.ua/istoriya-vozniknoveniya-svarochnogo-invertora/

33.23 История сварочного дела в России

Те, кто работает с металлами, хорошо знают, что выплавить металл – лишь половина дела. Потом отливку нужно превратить в изделия. Для чего нужно научиться придавать отливке требуемую форму, разделять её на части и соединять их вместе уже совсем в другом качестве.

Подобные превращения жидкого металла в требуемые человеку конструкции с заданными техническими характеристиками невозможны без неразъемных соединений, которые можно производить при помощи технологии сварки металлов. Данная статья посвящена истории развития сварки в России.

Кузнечная сварка как основа древних методов соединения металлов

Древняя Русь отличалась умением не только производить цветные и черные металлы, но и перерабатывать их в изделия различного назначения. Естественно, что в те времена первым делом необходимо было позаботиться о собственной безопасности.

Поэтому все передовые технологии были направлены на совершенствование оружия и создание новых его образцов. Так же были востребованы средства защиты воинов при ведении боя.

Решение задачи создания легких, но прочных стальных доспехов сулило большие преимущества перед противником.

С девятого по тринадцатый века Русь стала центром высоких технологий в области плавки качественного железа и способов соединения различных железных и цветных металлов при помощи кузнечной сварки. Под кузнечной сваркой понимают соединение нескольких деталей из металла путем нагрева их до состояния, близкого к плавлению и быстрого соединения их друг с другом при помощи механического воздействия (ударами молота).

До наших дней дошли уникальные образцы русского самозатачивающегося оружия из стального сердечника и приваренных к нему по бокам бронзовых пластин, боевые топорики, созданные по такой же технологии, кольчуги с заваренными кольцами, украшения с приваренными каплями металла и множество других артефактов, свидетельствующих о высоком уровне мастерства русских умельцев в области кузнечного искусства.

Однако с началом монголо-татарского ига кузнечное дело и плавка металлов в Руси пошли на убыль. В течение более чем ста лет эта сфера деятельности претерпевала постоянный спад, вызванный тотальным контролем Золотой Орды за малейшими попытками изготовления изделий из металлов, которые могли бы привести к началу массового производства оружия на подконтрольной территории. По сути, кузнечное дело на Руси было под запретом.

С падением монголо-татарского ига в 1380 году начался подъем кузнечного дела на Руси, но уже на другом технологическом уровне.

Рудня, как форма предприятия, объединяющая добычу руды и её переплавку в металл с применением непрерывных процессов на основе водяного двигателя становится основой металлургической отрасли России со второй половины 14 века. Процессы кузнечной сварки стали более совершенными.

Появилась сварка литьем. Так, в музеях имеются пушки 14 века, в которых стальные детали объединены в единое целое отливкой из цветных металлов.

Кузнечная сварка совершенствовалась вплоть до начала 19 века. С её помощью стали получать крупные детали из стали методом горячей ковки под механическими молотами пакетов из раскаленных тонких стальных листов, которые получали, в свою очередь, многократной ковкой чугуна, так как другого способа получить сталь тогда не было. Пиком совершенства технологии кузнечной сварки можно считать технологию получения сварных железнодорожных рельсов, так как чугунные рельсы не оправдали себя.

Однако уже к середине 19 века стало понятно, что быстрые темпы индустриализации не могут быть обеспечены старыми технологиями. Ученые и практики-металлурги стали искать новые способы получения неразъемных соединений на основе металлов. И они их нашли.

Эра дуговой и газопламенной сварки в России

Как водится, в России великие открытия и новаторские предложения исходят от людей, далеких от инженерии. Яркое тому подтверждение – открытие электрической дуги.

Явление яркого горения угольного стержня со значительным повышением температуры при отрывании его от короткозамкнутой пластины, находящейся под напряжением, было описано профессором медико-хирургической академии Санкт-Петербурга В. В. Петровым.

Он же предложил использовать пламя дуги для освещения, а высокую температуру для сварки металлов.

Однако электродуговую сварку удалось реализовать только в 1881 году, применив для этого угольные электроды. Качество и прочность сварного шва оставляли желать лучшего, но основы были уже заложены. Оставалось только совершенствовать технологию.

Уже в 1888 году русский ученый Николай Гаврилович Славянов заменил угольные электроды на металлические, но не догадался покрыть их защитной обмазкой.

Сварка голыми стальными электродами не нашла распространения вплоть до 1902 года, когда Кальберг предложил состав обмазки для электродов, что существенно упростило процесс сварки.

Параллельно с развитием электродуговой сварки, к которому более тяготели ученые мужи России, во Франции в 1895 году было открыто явление высокотемпературного горения ацетилена в кислороде, а в 1903 году французскими изобретателями Эдмоном Фуше и Шарлем Пикаром была запатентована ацетиленовая горелка, которая практически без изменений применяется до сих пор.

Как водится, в России тут же были свернуты все исследования по электродуговой сварке и в массовом порядке стали закупаться французские аппараты для ацетиленовой сварки и резки металлов. Стоит отметить, что господство ацетиленовой сварки продолжалось даже при начале индустриализации в СССР вплоть до 1935 года.

Все газопроводы и нефтепроводы, крупные индустриальные объекты того времени были построены с применением автогенной сварки.

Однако и технология электросварки не стояла на месте. К 1940 году была разработана и внедрена на танковых предприятиях технология автоматической электродуговой сварки под флюсом, при помощи которой удалось заменить клепаные соединения деталей танков сварными, что значительно упростило их производство и повысило бронезащитные качества.

После войны электросварка стремительно совершенствовалась. Пятидесятые годы потребовали разработки новых технологий соединения деталей фюзеляжа и крыла сверхзвуковых истребителей. Именно для этих целей изначально были разработаны такие виды сварки, как аргонно-дуговая сварка неплавящимся электродом, полуавтоматическая сварка в среде защитных газов и начаты разработки в области воздушно-плазменной резки металлов, а так же использование энергии лазера для сварки и резки металлов.

Сегодня все технологии сварки стали доступными для применения практически всеми желающими.

Сочетание высоких технологий в области получения портативных, но мощных источников сварочного тока с ранее совершенными открытиями и достижениями в военно-промышленном комплексе явились основой этого прорыва, сделав некогда секретные и трудно реализуемые техники сварки достоянием широких масс сварщиков. Процесс совершенствования, вместе с тем, нельзя считать законченным. Ибо, каждый год появляются все новые виды сварки, которые значительно упрощают процесс соединения металлов друг с другом.

Источник: http://5sklad.ru/vsyo-dlya-svarki/istoriya-svarochnogo-dela-v-rossii/

История возникновения и развития сварки

Историю развития сварки можно проследить начиная с древних времен. Самые ранние примеры соединенного металла это древние изделия из бронзы. По оценкам, некоторые вещи были изготовлены более 2000 лет назад.

Во время железного века египтяне и люди в восточной части Средиземноморья научились сваривать куски железа вместе. Было найдено много инструментов, которые были сделаны приблизительно 1000 лет до н. э.

В Средние века развивалось искусство кузнечного дела, производилось много изделий из железа соединенных процессом получения неразъёмных соединений молотком. История развития сварки говорит о том, что до 19 века процесс соединения, как мы его знаем сегодня с помощью газа или электричества не применялся.

Первые подобия электросварки

Производство дуги между двумя углеродными электродами с помощью батареи приписывают сэру Хэмфри Дэви в 1800 году. В середине XIX века был изобретен электрогенератор и стало популярным дуговое освещение. Впервые идея процесса дугового освещения профессором В.В. Петровым была использована для сваривания металлов. Не останавливались и изобретения соединения металлов с помощью газов. Эдмунду Дэви из Англии приписывают открытие ацетилена (реакция карбида калия с водой) в 1836 году.

Французский электротехник 19 века Огюст де Меритан, работая в лаборатории использовал тепло дуги для соединения свинцовых пластин для аккумуляторных батарей в 1881 году.

Его ученик русский инженер Николай Николаевич Бенардос, работая в этой же французской лаборатории внес свою лепту в историю развития сварки получив патент на изобретение этого соединения. Вместе с русским инженером Станиславом Ольшевским он получил также британский патент в 1885 году и американский патент в 1887 году.

Патенты предусматривали и держатель электрода. Это было начало углеродной дуговой сварки. Углеродное дуговое соединение стала популярным в конце 1890-х и начале 1900-х годов.

История развития сварки отмечает изобретателем электрической дуговой сварки русского инженера Николая Николаевича Берандоса (1842-1905).

1882 году русский инженер Н.Н.Бенардос внес в историю развития сварки новый метод, в котором были использованы угольные электроды.

Применение электродов

В 1888 году русский инженер Николай Гаврилович Славянов впервые использовал электроды, в конструкцию которых входил металлический прут под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сумел сварить коленчатый вал паровой машины.

Эта идея покрытия электрода развивалась. Инженеры предлагали тонкое покрытие из глины или извести которое обеспечивало более устойчивую дугу. Оскар Кьелльберг из Швеции изобрел покрытый электрод смесью карбонатов и силикатов.

Между тем, процессы сварки развивались включая заварку места, шва, проекции и встык. В 1903 году немец по имени Гольдшмидт изобрел термитную сварку, которая впервые была использована для соединения железнодорожных рельсов.

В этот период были также усовершенствованы газовая резка. Производство кислорода, а затем сжижение воздуха, наряду с введением в 1887 году выдувной трубы или горелки, помогло развитию этого направления. Однако примерно в 1900 году был разработана горелка пригодная для использования с ацетиленом низкого давления.

Первая мировая война принесла огромный спрос на производство вооружения и история развития сварки была востребована для производства оружия. Многие компании появились в Америке и Европе для производства сварочных аппаратов и электродов в соответствии с требованиями.

Переменный ток был изобретен только в 1919 году и не стал популярным до 1930-х годов когда началась массовая добыча электроэнергии. После этого электрод с необходимым покрытием нашел широкое применение.

В 1920-х годах были разработаны различные типы сварочных электродов. В течение 1920-х годов существовали значительные споры о преимуществах стержней с металлическим и неметаллическим покрытием изготовленные методом экструдирования (перемалывания).

В течение 1920-х годов были проведены значительные исследования по экранированию дуги и зоны сварки внешними применяемыми газами. Атмосфера кислорода и азота при контакте с расплавленным сварочным металлом вызывала хрупкие и иногда пористые сварные швы. Инженеры использовали водород в качестве сварочной атмосферы.

Водород был заменен на атомарный водород в дуге. Атомарный водород образовывался путем воздействия электрического разряда. Эта дуга производила вдвое больше тепла, чем кислородное пламя.

Атомарный водород никогда не становился популярным, но использовался в 1930-х и 1940-х годах для специальных применений инструментальных сталей.

В 1932 год впервые в мире в Советском Союзе была проведена сварка под водой.

Инженеры Х. М. Хобарт и П. К. Деверс выполняли аналогичную работу, но использовали атмосферу газов аргона и гелия. В своих патентах, поданных в 1926 году дуговая сварка с использованием газа была предвестником процесса нового способа.

В 1953 году профессор Любавский и ассистент Новошилов объявили об использовании сварки расходными электродами в атмосфере CO2 газа. Процесс применения СО2 немедленно приобрел популярность ввиду того, что использовалось уже разработанное оборудование для инертного газа. Эта вариация вскоре стала самой популярной технологией дуговой сварки.

Другим вариантом является использование инертного газа с небольшим количеством кислорода, которое обеспечило устойчивую дугу.

Как работает сегодняшняя обычная бытовая сварка?

Коротко как работает сегодняшняя обычная бытовая сварка: к электроду и свариваемому изделию для создания и поддержания дуги от специального устройства подводится электричество.

Под действием температуры дуги кромка свариваемого металла и металл из электрода начинают плавиться.

Из-за того, что все участвующие металлы расплавились, они смешиваются между собой образуя крепкое сцепление, в то же время расплавленный шлак всплывает на поверхность, что образует защитную пленку. После затвердения металла будет образован сварной шов.

1882 год – Бенардос создал первую сварку, в которой были использованы угольные электроды.

1888 год – Славянов впервые использовал электроды, в конструкцию которых входил металлический прут под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сумел сварить коленчатый вал паровой машины.

1939 год – Патон придумал как автоматизировать сварку под флюсом, сварочные флюсы, башни для танков а также первый мост из сваренных элементов.

Сегодняшнее развитие науки и техники позволило применить принципиально новые пути и способы соединения металлов.

Источник: https://v-nayke.ru/?p=1698

История сварки: основные открытия, прошлые и современные методы, будущее отрасли

Всякий социальный процесс или возникшая технология – это не внезапная идея. Каждое событие закономерно. Всё случается в тот момент, когда для этого складываются условия.

Не зря многие исторические периоды названы в честь открытий, орудий труда и уровня развития человечества того времени. Все процессы красной соединены красной нитью с прошлым и будущим.

Наше настоящее зависит от того, что происходило вчера и чего ожидать завтра. И сварочный процесс – не исключение.

Немного предыстории

Сварка начинает свою историю еще в далеком 8-7 веке до нашей эры. Это сейчас технологии нашей эпохи – современны и удобны для каждого. В те времена все было по-другому. Металл, который существовал в природе, нужно было обрабатывать для бытовых целей.

Его форма изменялась благодаря двум вещам – физической силы человека и действия камня. Чаще всего использовали золото и медь – это были наиболее распространенные металлы 2-3 тысячи лет назад.

Их нужно было перерабатывать, чтобы создать другие орудия труда, а также украшения и посуду. Такой процесс считают началом истории холодной сварки.

С течением времени человечество совершенствовало свои навыки, в том числе и трудовые. Происходила самостоятельная добыча свинца, бронзы и меди.

Для изготовления изделий больших размеров применяли технологию термической обработки. Отдельные элементы при этом нагревались и деформировались. Когда нужно было создать совершенное изделие, обращались к способу литья.

Почти 3000 лет назад была эпоха железного века. По названию легко догадаться, что люди в это время научились добывать железо.

И если сейчас этот процесс выглядит простым и логичным, то в древности умения людей были скудными, о современных технологиях никто не знал.

Сегодня железо получают из природных железных руд, отделяя от них железо с помощью плавки. Тогда об этом способе никто не знал, да и инструментов никаких не было.

Из сырья получали некую смесь, которая содержала частицы железа. Конечно, это был не чистый продукт, и оно в разы отличалось от того, что мы имеем сейчас. В нем была примесь из неметаллов – шлаков и угля.

Через тысячу лет удалось получить чистое железо без каких-то добавок. Это удалось при помощи технологии ковки нагретого металла. Кузнечная сварка позволяла получить очень красивые и практичные изделия, такие как оружие и орудия для работы.

До Великой индустриальной революции мастерам удавалось работать только с пайкой и кузнечной сваркой – более развитие способы обработки были не изведанные. Ювелирное производство развивалось благодаря пайке.

Основные открытия

Промышленная революция – настоящий прорыв в области сварочного дела. Это был поистине переворот в сварке и ее этапах. Большую роль во всем процессе сыграли именно открытия в сфере электричества.

1802 год. Российский физик-теоретик и практик Василий Петров сделал феноменальное открытие. Он доказал, что в работе по металлу можно использовать электрическую дугу. Эта идея сразу не воспринялась учеными как нечто необычное.

Хотя спустя десятки лет его заслуги были по достоинству оценены. Петров создал базовый прототип современного сварочного аппарата. Об этом он писал в «Известиях о гальвани-вольтовых опытах». Книга вышла в свет в 1803 году.

Следующий этап истории – это открытие электромагнитной индукции. Это совместная заслуга Сэра Гемфри Дэви и Майкла Фарадея, которая родилась в 1830-х годах. Фарадей сделал научные выводы об успешной работе арки, изучая магнетизм и электричество.

Спустя 20 лет электродуга появляется в бытовых осветительных приборах, что доказало важность открытий ученого для всего общества.

1881 год означал появление прибора «Электрогефест», который считался первой дуговой электросваркой. Через 6 лет Николай Бенардос, российский инженер-изобретатель, запатентовал свое устройство, проведя ряд опытов.

Уже через 5 лет об этом приборе знал весь мир – от Америки до Азии.

Открытие одноименного товарищества в 1885 году тем же ученым означало появления первой мастерской по сварке.

Николаю удалось получить патент на свое устройство. Для исполнения планов ученый потратил все свои сбережения. Купец Ольшевский помог первооткрывателю заплатить недостающие средства.

После того, как электродуговую сварку признали в десятках стран, Бенардос занялся разработкой сварки с электродами из металла и угля. Он – основоположник таких открытий:

• электродуговой процесс с электродом из металла при переменном токе;
• технизация процесса и его этапов;
• сварочное дело способом наклонного электрода.

Ученых, о которых мы уже успели рассказать, считают основателями современных сварочных процессов. Они сделали огромный вклад в то, чтобы сегодня мастера работали достаточно быстро.

Это были ключевые события, связанные со сваркой и ее развитием. Но следующие 50 лет был серьезный дефицит электричества, поэтому электросварка не была столь популярна.

И хотя о новых открытиях пришлось временно забыть, но все помнили, что применять электричество при сварочных работах – нужно. Это лишь вопрос времени. Произошли некоторые преобразования сварочного оборудования и аппаратов в целом.

1904 год. Появляются резаки, которыми удается умело пользоваться.

1908-1909 годы – время возникновения технологии металлообработки под водой. Ее активно использовали в немецком и французском производстве.

Следующие 20 лет лидером технологий была именно газовая сварка. Она активно использовалась во времена Первой мировой войны.

Сварщики того времени прибегали к ее механизмам, когда занимались возведением известных сооружений. Магистральные трубопроводы «Грозный-Туапсе» и из Баку в Батуми – заслуга газосварки и всех ее процессов.

В это время дуговая электросварка не пользовалась популярностью. Всё объяснялось тем, что технологию нужно было совершенствовать, ведь арка горела с помехами.

Над этим вопросом в течение 1914-1917 годов трудились Андрус, Стресау, Строменгенр и другие. Они и пришли к открытию в виде сварочного электрода. Последний отлично справлялся с задачей по равномерному горению дуги.

Наши годы

В конце 20-го и начале 21-го столетий развитие сварочного дела не остановилось.

Сегодня выделяют десятки способов металлообработки, каждый из которых может похвастаться своими преимуществами. Поговорим о каждом из них.

Электродуговая сварка

Распространена настолько, что ее применяют в 8 случаях из 10. Это настоящий лидер, который заметно выделяется среди остальных.

Электрошлаковая техника

Новый способ обработки больших конструкций, таких как металлопрокат, котлы и другие. Базовый принцип сварки кроется в этом: электрический импульс проходит сквозь шлак.

Последний появляется во время растапливания флюса, который считают проводником электричества. Как итог – после прохождение тока сквозь остаток происходит выделение тепла.

Выделяют такие виды сварки с использованием шлака:

• работа электродов, работающих с крупным сечением;
• тремя проволоками из сетки.

Связная и прессовая сварка

Уильям Томпсон придумал связной способ сварки, который сегодня считают довольно старым методом. Изначально она была популярной в Штатах, затем стала частью российских технологий.

В связи с этим открывалось большое количество исторически известных научных центров и заводов, таких как «Электрик», Институт Патона и десятки других.

Если затрагивать основы, то существует такое разделение связного процесса:

• стыковая – происходит благодаря объединению конструкций на поверхности их соприкосновения. Использовался метод обжуливания частей;
• точечная – осуществляема за счет соединения деталей одновременно в единой или паре точек;
• шовная – несколько элементов соединяются при помощи швов.

Прессовая сварка еще называется давлением. Для нее характерно крепления конструкций без его плавления.

Необходимо искажение использования силы. Такой процесс на начальном этапе возник еще до нашей эры, когда развивалась сварка без нагрева.

Газорезка

Этот процесс происходит благодаря плавлению металла посредством горелок. Их задача – сжигание горючих газов.

Впервые в истории газовую горелку использовали в одном из французских городов в последнее десятилетие 19 века. Ее работа основана на слиянии водорода с кислородом.

Когда металл разрезается, то он как бы горит в потоке азота.

Сварка при помощи лучей

Работа ионных и фотонных потоков дала толчок выделения новых типов сварки. Они исследовались учеными-специалистами по квантовой механике и оптике.

Есть такие типы лучевой металлообработки:

Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/ob-istorii-razvitiya-svarki