История развития сварки

История электросварки

В строительстве зданий, создании автомобилей, и производстве различных металлических изделий большую роль играет сварка. Доставка воды и удаление стоков происходит по трубам сваренным электрической дугой и покрытыми электродами. Отопление, двери, лестницы и перила тоже часто изготавливают при помощи сварки различными аппаратами. Без этого человечество находилось бы в далеком прошлом в плане передовых конструкций и коммуникаций. Но когда началась история сварки? Кто первый открыл явление электрической дуги и понял какие возможности это дает? Как совершенствовалось оборудование и технологии со временем?

Acetylene_Welding_CNE-v1-p58-D

Достижение человечества

Сварочный метод соединения металлов произвел настоящую революцию в мире промышленности и строения, ускорив создание и увеличив прочность многих конструкций. Речь идет о возбуждении электрической дуги между двумя контактами, подсоединенными к полюсам аппарата. Дуга нагреваясь плавит кромки металла, создавая общую «лужицу» расплавленного железа. Так происходит соединение сторон в единый сплав.

Чтобы повысить прочность шва используется плавящийся материал, который может быть в виде стержня электрода, или как дополнительная присадочная проволока. Так можно производить не только сварку, но и наплавку истертых деталей. Сложность заключалась в создании безопасного метода, ведь электрическая дуга способна проявляться и у высокого напряжения, но удержание рабочих частей с большим значением вольт очень опасно для человеческой жизни.

Процесс шагнул дальше, когда ученые смогли создать понижающие источники тока, где благодаря принципу электромагнитной индукции напряжение значительно понижалось, а сила тока наоборот возрастала. Это позволило обезопасить сварочный процесс, а увеличенная сила тока дала возможность плавить более толстые стороны металла. Дальше ученые сконцентрировались на модернизации электродов и рабочих элементов в руках сварщика.

Большие усилия прилагались и в области защиты сварочной ванны от внешних газов. Если вести шов голым стержнем металла, то дуга будет гореть, но последующий валик металла будет весь пронизан порами удаляющегося углерода. Чтобы создать прочное герметичное соединение потребовалось разработать различные обмазки для электродов и специальные порошки-флюсы, предотвращающие взаимодействие расплавленного металла и окружающего воздуха. Но пришли люди к этому не сразу и история развития сварки начинается еще в древних веках.

Самые первые проявления сварки

Еще при раскопках в древнем Египте были найдены украшения из золота, которые спаивались между собой оловом. Разогретый на углях легкосплавный материал наносился на золотые украшения и застывая образовывал некоторое соединение. Во время раскопок в Помпеи археологи нашли остатки водопроводных коммуникаций, которые имели поперечные швы на свинцовых трубах. Поскольку свинец тоже легко плавился на огне, он поддавался заливанию в формы и созданию соединений.

Некоторые металлы соединялись в кузнях. Стороны разогревались на углях до пластичного состояния и сбивались ударами тяжелых молотков. Такое спрессовывание давало надежную сцепку материалов. Это нашло применение в создании корпусов артиллерийский орудий устанавливаемых на кораблях. Частично они выливались в формы, а частично соединялись кузнечной сваркой и дополнительным обрамлением хомутами. Но возможности человечества были ограничены температурой углей. Поэтому другие металлы для соединения были недоступны.

Открытие электрической дуги

История электросварки начинается с 1802 года, когда В.В. Петров, находясь в медико-хирургической академии воспроизвел явление горения электрической дуги между двумя концами аппарата. Произошло это в Санкт-Петербурге. Последующие исследования доказали реальность применения этого явления для плавления металлических кромок и соединения деталей.

Профессором было предложено использовать температуру от электрической дуги для быстрой плавки известных металлов. С 1881г в качестве элементов между которыми возбуждалась дуга стали использовать угольный электрод и металлическую поверхность. Спустя почти 90 лет с момента открытия свойств тока между двумя полюсами, в 1888 году Славянов предложил заменить угольный элемент на плавящийся металлический стержень.

У образовавшегося процесса было несколько сложностей:

  • температура дуги была нестабильна, что осложняло сварку;
  • ванна нуждалась в лучшей защите от внешней среды;
  • в образованном шве было много дефектов в виде пор и наплывов.

Чтобы улучшить структуру шва начали развиваться гранулированные средства, получившие название флюс. Это стали применять с 1902 года. Металлический стержень обмакивали в заготовленную пасту с содержанием окиси металлов, воды и карбонатов. После высыхания расходный элемент был готов к сварке. Подобным образом до сих пор изготавливают самодельные электроды.

Быстрое развитие технологий в XX и XXI веках

С началом XX века изобретения в области сварки стали различаться на подкатегории по используемому оборудованию. Разработчики поняли, что не только электрическая дуга способна плавить металл, но и ацетиленовое пламя может развить температуру до нескольких тысяч градусов.

Для этого был разработан ацетиленовый генератор в 1906 году. Их конструкция имеет большое сходство с современными моделями и заключается в погружении карбида в жидкость, где окисление содействует разложению твердого материала и выделению чистого ацетилена. В камере нагнетается давление и по шланге газ передается в горелку.

В 1903 году два французских разработчика предложили практичную конструкцию сварочной горелки со смесительной камерой. По одному каналу подавался ацетилен, а по второму кислород, который «разгонял» температуру факела до 3000 градусов. Это нашло широкое применение в сварке водопроводов и газопроводов.

Параллельно с этим продолжала развиваться и электрическая сварка, история которой включает 1912 год, когда было принято решение выпустить электроды с толстым покрытием. Это дало несколько плюсов:

  • лучшую защиту от внешней газовой среды;
  • стабильное горение дуги;
  • более плотные швы, аналогичные по структуре с основным металлом;
  • возможность применения на кораблях и в промышленности.

С 1940 года миру стала доступна сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа. Изначально это был гелий, но сейчас применяется и аргон. Сваривание ведется за счет электрической дуги, которая горит между неплавящимся электродом и кромками сторон. Там где требуется более крепкий шов, добавляется присадочная проволока. Данные виды сварки позволили соединять нержавеющую сталь и алюминий, а чистота шва быстро понравилась специалистам.

Из последних достижений в области сваривания материалов имеются:

Краткий экскурс в историю и обобщение

Если подвести итог, то история развития сварки имеет несколько ключевых точек на ленте времени. Их можно выделить так:

  • 1802 г — российский ученый В.В. Петров обнаружил возникновение электрического разряда, характеризующегося ярким белым светом, удержание которого в течение определенного времени приводит к быстрому образованию температуры и возгоранию каменного угля.
  • 1803 г — Петров опубликовывает собственное издание, где описывает личные опыты по воспроизведению вольтова столба и электрической дуги, а также использования этих физических явлений для электрической сварки и пайки металлических материалов. Параллельно ученый описал возможность применения дуги для создания освещения.
  • 1882 г — историческая дата, когда Н.Н. Бенардос воспроизвел сварку электрической дугой с использованием угольных электродов. Ученый получил патенты на свое открытие в России, Германии, Англии, Франции, Италии и США. Метод получил своеобразное название «электрогефест».
  • 1888 г — Н.Г. Славянов, будучи первооткрывателем-практиком, реализовал на практике применение плавящегося электрода и дополнительного слоя флюса на металлической поверхности. При наблюдателях со стороны гос комиссии он заварил деталь от паровой машины. Спустя пять лет ученый получил медаль на мировой выставке в Америке, за сварку в слое флюса из толченого стекла.
  • 1905 г — В.Ф. Миткевич выступил с рациональным предложением использовать трехфазную дугу при соединении металлических частей. Это позволило работать с более толстыми материалами и создавать глубокие крепкие швы покрытыми электродами.
  • 1932 г — еще один советский ученый К.К. Хренов реализовал сварку электрической дугой в подводной среде. Это дало начало различным глубинным методам прокладки коммуникаций через водоемы, а также улучшило ремонтные работы на судах.
  • 1939 г — Е.О. Патоном опробованы методы сварки под флюсом и созданы головки для аппаратов с автоматическим действием. Позднее институт, названный в честь этого ученого, внес множество новаторских идей по усовершенствованию различных способов сваривания металлов.

Сварка, история которой будет еще продолжаться, позволила создать многие конструкции и изделия, без которых было бы невозможно современное строительство и другие разработки. Ученые продолжают трудиться над созданием более экономичных аппаратов, способных соединять металлы различной структуры. Но основные технологические процессы, по которым осуществляется сварка, остались такими же как и 100 лет назад.

Понравилась статья ?
134 голоса
Поделись с друзьями
4
0
3
Похожие публикации
Комментарии
Олег 18/05/2017
Познавательная статья, даже не думал, что в сварки такая старая история, это же надо, ещё в 1802 году она была изобретена.
Дервиш 28/05/2017
Интересная статья. Изобретение сварки действительно произвело революцию. С удовольствием прочитал историю изобретению в деталях и датах.
Дмитрий 20/06/2017
История сварки берет свое начало аж 1802 года, пока не прочитал бы данную статью не поверил бы.
Оставьте комментарий
Форма защищена с попомщью google invisible reCaptcha.