Изобретение электрической сварки

В середине 1920-x гг. русский инженер и ученый В.П. Никитин сформулировал комплекс научно-технических проблем теории электрических машин и аппаратов для дуговой сварки, которые в дальнейшем нашли решение в его исследованиях. Как и работы Е.О. Патона, они способствовали развитию новой отрасли промышленности – электросварочного машиностроения, положившей начало широкому применению сварки в производстве. Среди задач, которые удалось решить, – теория электрической дуги в условиях сварки, теория электрических машин и аппаратов для дуговой сварки, исследования физики и техники соединения металлов. Основные изобретения В.П. Никитина: разработка сварочного трансформатора в сочетании с реактивной катушкой, обеспечивающей устойчивое горение дуги во всем диапазоне рабочих токов трансформатора (1924), конструкция сварочного трансформатора для включения в трехфазную сеть (1928), новый тип трехфазной сварочной машины для контактной и дуговой электросварки (1940), новый тип сварочного трансформатора (1947). Ученым также были разработаны теория, методы расчета и конструирования электросварочных генераторов и трансформаторов. Книга «Электрические машины и трансформаторы для дуговой сварки» надолго стала главным пособием для студентов и инженеров.

Новый этап в развитии механизированной дуговой сварки  начался в конце 30-x годов, когда на основе идей, выдвинутых еще Н.Г. Славяновым, коллективом Института электросварки НАН Украины под руководством академика Евгения Оскаровича Патона был разработан новый способ сварки, получивший название – автоматическая сварка под флюсом.

В середине 40-x годов сварка под флюсом была применена и для полуавтоматического процесса.

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 получить значительную экономию материалов, электроэнергии и средств.

Высокое качество сварного соединения и равнопрочность его с основным металлом предопределяют применение сварки под флюсом при изготовлении конструкций и аппаратуры, работающих в условиях глубокого холода, высоких температур, сверхвысоких давлений, агрессивных жидких и газовых сред и нейтронного излучения. Способ сварки под флюсом за рубежом впервые появился в США (фирма Линде). Пути развития этого способа в зарубежных странах несколько отличались от отечественных. Различнее основном заключалось в конструкциях сварочных установок и в применяемых сварочных материалах.

В конце 40-x 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  полуавтоматической сварке различных  конструкций. Объем применения полуавтоматической сварки в защитных газах из года в год возрастает. Ее широко используют вместо ручной сварки покрытыми электродами  и полуавтоматической сварки под  флюсом.

Для полуавтоматической сварки находят применение также порошковая и активированная проволоки, не требующие  дополнительной защиты. Интенсивные  работы ведутся по исследованию и  промышленному применению разновидности  дугового процесса – так называемой сварки сжатой (плазменной) дугой.

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 весьма важные для дальнейшего развития промышленности вопросы качественной и производительной сварки металла практически неограни-ченной толщины и механизации сварки вертикальных швов.

На основе электрошлакового процесса в Советском Союзе 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-x 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 последнее десятилетие  для сварки начали применять оптические квантовые генераторы – лазеры. В ближайшие годы можно ожидать дальнейших серьезных успехов в развитии и промышленном применении лучевых сварочных процессов.

Заключение

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 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.

Наука продолжает искать и находить новые, более современные способы, позволяющие добиться буквально  микроскопической точности. В сфере  медицины, космической промышленности и электроники часто применяются  такие виды, как лазерная, ультразвуковая, плазменная, электронная, фотонная сварка. Не исключено, что в будущем откроются  и новые источники, способные  излучать тепло в объеме, необходимом  для создания прочной связи между  металлическими деталями, при этом они будут более эргономичными  и менее затратными по стоимости. Однако пока электросварка остается самой популярной технологией, и  сдавать свои позиции она, по всей видимости, не намерена.

Список литературы

1. http://84.237.19.2:8081/hoe/personalia/bernados.pdf
2. http://rus-eng.org/
3. http://weld.pfo-perm.ru/
4. http://www.dreldd.ru/articles/2012-02-20/auto/63
5. http://www.kemppi-volga.ru
6. http://www.weldcomp.ru/biblioteka/books/ruchnaya-dugovaya-svarka/190-vvedenie.html
7. Леденев А.Н. Физика. Уч. пособие для ВУЗов. В 5-и книгах: Кн. 1 «Механика» 240 с., Кн.  «Молекулярная физика и термодинамика» 208 с., Кн. 3 «Электромагнетизм»192 с., Кн. 4 «Колебания и волны. Оптика» 256 с., Кн. 5 «Основы квантовой физики» 248 с. // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005 г.
8. Патон Б. Е. (ред.) Технология электрической сварки 
   плавлением, Москва—Киев, Машгиз, 1962, 663 с.
9. Патон Б. Е., Кубасов В. Н. Эксперимент по сварке металлов в космосе. — «Автоматическая сварка», 1970, № 5, с. 7—12.
10. Патон Е. О. (ред.) Автоматическая электродуговая сварка. Киев—•Москва, Машгнз, 1953, 396 с.
11. Трофимова Т.И. Курс общей физики. М., В.Ш. 1999
12. Фролов В. В. (ред.). Теоретические основы сварки. М., «Высшая школа»,1970, 392 с.