Лекція 2. Перспективи зварювального виробництва

План

1. Історія виникнення та розвитку зварювального виробництва

2. Перспективи розвитку зварювального виробництва

Література [1, 2]

1. Історія виникнення та розвитку зварювального виробництва

Процес зварювання з’явився ще у бронзовому віці, коли людина почала обробляти метали для виготовлення знарядь праці, бойової зброї, прикрас та інших виробів.

Першим відомим способом було так зване ковальське. Воно забезпечувало достатньо високу, на той час, якість з’єднання, особливо при роботі з пластичними металами, такими як мідь.

Із винайденням бронзи, яка є твердішою і гірше піддається куванню, виникло ливарне зварювання. Таке з’єднання на бронзових посудинах Стародавньої Греції та Риму.

У 1802 році російський  академік Василь Петров звернув увагу на те, що при пропусканні електричного струму через два прутики з вугілля або металу між їхніми кінцями виникає яскрава дуга (електричний заряд), яка має дуже високу температуру. Він дослідив та описав це явище, а також указав на можливість використання тепла електричної дуги для розплавлення металів і тим самим заклав основи дугового зварювання металів.

Але існують відомості про те, що англійський хімік сер Гемфрі Деві в 1800 р. першим дослідив електричну дугу і описав можливе застосування в промисловості.

До практичного застосування дуги для цілей зварювання минуло 80 років. У 1882 р. російський інженер М. М. Бенардос вперше застосував електричну дугу між вугільним електродом і металом для зварювання. Він застосував створений ним спосіб не тільки для зварювання, але і для наплавлення і різання металів.

У 1888 р. російський інженер М.Г. Слав’янов розробив спосіб дугового зварювання плавким металевим електродом із захистом зварювальної зони шаром порошкоподібної речовини, тобто флюсу. Спосіб зварювання плавким металевим електродом отримав назву «дугове зварювання за способом Славянова».

Винаходи Бенардоса і Славянова знайшли помітне застосування на ті часи, і в першу чергу на залізницях, а потім на кількох великих машинобудівних і металургійних заводах Росії.

Проте, не дивлячись на первинні успіхи російських винахідників у справі розробки та впровадження дугового зварювання, до початку XX століття країни Європи випередили Росію.

Тільки після революції 1917р. зварювання одержало інтенсивний розвиток у нашій країні і в Росії. У нашій країні тоді вперше в світі були розроблені нові високопродуктивні види зварювання – електрошлакове, у вуглекислому газі, дифузне та інші. Фундаментальні дослідження з розробки нових процесів і технології зварювання відбуваються в ряді науково-дослідних організаціях, вузах і великих підприємствах суднобудівної, авіаційної, нафтохімічної, атомної та інших галузях.

Бурхливий розвиток зварювальних технологій і обладнання почався за часів I-ї світової війни. Британці почали використовувати зварювальні процеси при побудові військових кораблів із суцільнозварними корпусами.

Упродовж 20-х років ХХ ст. головні акценти в зварювальних технологіях ставилися на розвиток автоматичного зварювання. Великий внесок у розвиток різноманітних видів зварювання вніс академік Патон Євген Оскарович та фахівці Інституту електрозварювання, які вперше у світі розв'язали складні наукові і технічні завдання, пов'язані з автоматичним зварюванням, розробили досконалу технологію і необхідне обладнання (наприклад, обладнання для зварювання під флюсом (рис.2.).

http://paton.ua/uploadfiles/ckfinder/images/history/7.jpg

Рис.2. Обладнання для автоматичного дугового зварювання під флюсом

 

2. Перспективи розвитку зварювального виробництва

Важливою науково-технічною проблемою є створення економічних, надійних і довговічних зварних конструкцій, що можуть працювати на землі, під водою і в космосі, при великій різниці температур, в агресивних середовищах і при інтенсивному опромінюванні. За допомогою зварювання і споріднених технологій створюється більше половини валового національного продукту промислово розвинутих країн.

Основою зварювального виробництва є зварювання наплавленням. Техніка і технологія цього процесу постійно вдосконалюються. На ринку зварювального обладнання перше місце займає апаратура для дугового зварювання. Зростає виробництво апаратури для зварювання порошковими і суцільними дротами при зменшенні частки обладнання для ручного дугового зварювання покритими електродами.

Друге місце займає виробництво обладнання для контактного зварювання і при цьому частка обладнання для газового зварювання і різання зменшується. У світовій практиці останнім часом почали широко використовувати інверторні джерела живлення, що мають великі можливості для автоматичного керування зварювальними процесами.

Розширюються галузі застосування лазерних технологій, зокрема потужних діодних зварювальних лазерів з високим ККД. Широкі можливості використання електронно-променевого зварювання, яким за один прохід можна зварювати метали товщиною до 200…300 мм. Для розвитку важкого машинобудування велике значення має електрошлакове зварювання при виготовленні габаритних та товстостінних виробів. Успішно розвивається контактне зварювання (роликове, точкове й рельєфне).

Розвиток електронної техніки й приладобудування призвів до створення ультразвукового, дифузійного, пресового та інших видів зварювання. Удосконалюються технології нанесення спеціального та захисного покриття методами плазмо-дугового, електронно-променевого, газотермічного й динамічного напилення. Особливе значення мають технології склеювання. Актуальною залишається проблема зварювання нових матеріалів на основі заліза, міді, нікелю, алюмінію, титану та ін.. В Інституті електрозварювання Є. О. Патона знайшли нове рішення покращення зварюваності перспективних сплавів алюмінію і титану.

У виробництво впроваджені нові технології для зварювання полімерів і композитів на їх основі. Перспективними є з’єднання цих матеріалів за допомогою ультразвукового зварювання, зварювання тертям і струмами високої частоти.

Важливою проблемою є застосування зварювальних технологій у космічному просторі, де перспективним способом вважається електронно-променеве та лазерне зварювання. Інститутом електрозварювання
Є. О. Патона разом з НВО «Енергія» проведені експерименти електронно-променевого зварювання, різання, паяння й нанесення покриття у відкритому космосі.

Питання для самоконтролю

1. Які вчені дослідили та описали електричну дугу?

2. Охарактеризуйте історію зварювального виробництва?

3. Які є перспективи розвитку зварювального виробництва?