Результаты исследований группы "Историки" в проекте "Технология ручной дуговой сварки"

Название проекта

Учебный проект: Технология ручной дуговой сварки

Тема исследования группы

Историчесике предпосылки возникновения электросварки.

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

Как возникла идея использования дуги для расплавления металлов?

Гипотеза исследования

Мы считаем, что предпосылкой возникновения электросварки является стремление ученых придумать процесс плавления сплава для скрепления железных частей и получение неразъемного соединения.

Цели исследования

Осуществить поиск и провести анализ исторических фактов о предпосылках возникновения электросварки.

Ход работы

Результаты проведённого исследования

Для организации взаимодействия в ходе проектной деятельности нами была создана Google группа

Была организована совместная подборка ссылок по теме исследования с помощью сервиса БобрДобр

Сварка как способ неразъемного соединения твердых металлических частей известна человечеству с самых древних времен. Как только люди научились выплавлять и обрабатывать железо ковкой в горячем состоянии (приблизительно IV тысячелетие до н. э.), им сразу же пришлось иметь дело и с процессом сварки, который стали широко использовать сначала для объединения отдельных крупиц или кусочков металла в общую болванку-заготовку, а затем и для соединения различных металлических поделок друг с другом.

Процесс изготовления железной болванки уже включал сварку давлением или «кузнечную - горновую» сварку, которая дошла почти в неизменном виде до наших дней. При горновой сварке поверхности соединяемых частей нагревают до «сварочного жара», а затем обжимают эти части ударами молота на наковальне.

На протяжении многих столетий этот способ сварки был единственным. Только в XIX веке возник новый способ - сварка «литьем», которая по существу являлась одной из разновидностей технологического процесса литья. Следующим по времени возникновения был способ электрической дуговой сварки, изобретенный в России и получивший широкое распространение в наши дни.

В 1802 г. профессором физики Петербургской медико-хирургической академии Василием Владимировичем Петровым было открыто явление электрической дуги и показана возможность использования ее для расплавления металлов, а следовательно, и для сварки. Это открытие, имевшее огромное научное и промышленное значение, не было должным образом оценено и использовано его современниками вследствие еще недостаточно высокого общего уровня развития техники того времени. Использование электрической дуги для сварки металлов было осуществлено русским изобретателем Николаем Николаевичем Бенардосом в 1882 г.

Сущность его метода сводилась к тому, что между свариваемым изделием и угольным стержнем (электродом) пропускался ток, и возникала электрическая дуга. Дуга расплавляла поверхность изделия, а «присадочный» металл, вводимый в дугу в виде прутка, также расплавляясь в ней, заполнял место сварки.

Схема способа ручной дуговой сварки, предложенного Н. Н. Бенардосом и названного им «электрогефест» (Гефест - мифологический бог, кузнец, покровитель техники и ремесел). Питание дуги в первых установках осуществлялось от батареи специальных аккумуляторов, также разработанных и предложенных Н. Н. Бенардосом. Впоследствии питание сварочной дуги стало производиться от специальных сварочных машин постоянного тока. В 1890 г. другой русский изобретатель инженер Николай Гаврилович Славянов предложил способ дуговой электрической сварки, при котором в качестве второго полюса дуги вместо угольного стержня использовался сам присадочный материал, т. е. металлический пруток. Электрод и изделие были последовательно включены в цепь специального сварочного электрогенератора постоянного тока.

Славянов Николай Гаврилович

Способ дуговой сварки Н. Г. Славянова получил более широкое распространение, чем способ Н. Н. Бенардоса. Сварочные работы по способу Н. Г. Славянова осуществлялись горячим методом, т. е. с предварительным подогревом изделия. Поверхность сварочной ванны поддерживалась при этом расплавленной. Во избежание растекания металла свариваемое изделие заформовывалось в землю, в связи с чем Н. Г. Славянов и называл свой способ «электрической отливкой металлов», а электросварщика - «литейщиком». Чтобы поддерживать при сварке длину дуги постоянной, Н. Г. Славянов разработал и осуществил остроумное полуавтоматическое устройство для подачи металлического электрода в дугу, названное «плавильником». Плавильник подвешивался на цепи над свариваемым изделием. Н. Г. Славянов придал своему изобретению вполне законченную форму и в 1890-1891 гг. запатентовал его в ряде стран.

Свое полное развитие электросварка получила в годы Советской власти. Сейчас все вагоны, котлы, металлические строительные конструкции, гидротехнические сооружения, газо- и нефтепроводы и многие другие ответственные конструкции выполняются только сварными. Морские и речные суда также проектируют и строят цельносварными.

В 1929 г., после принятия первого пятилетнего плана построения социализма в нашей стране, было издано специальное постановление Совета Труда и Обороны о развитии автогенного, т. е. сварочного дела в СССР. В 1934 г. вышло второе правительственное постановление, устанавливавшее новые контрольные цифры развития сварочного дела и предусматривавшее ряд мероприятий для его обеспечения. Последнее десятилетие характеризуется дальнейшим техническим прогрессом сварки. Отечественная промышленность переходит на автоматическую и полуавтоматическую сварку. Получают распространение новые высокопроизводительные сварочные процессы: автоматическая дуговая сварка с принудительным формированием в вертикальном положении, электрошлаковая сварка, автоматическая сварка в атмосфере защитных газов и др.

Следует отметить, что родиной автоматической сварки (так же, как и ручной) является Россия. Проект первого сварочного автомата разработал Н. Н. Бенардос, а «плавильник» Н. Г. Славянова, по существу, представлял собой полуавтомат. Однако простая автоматизация подачи проволоки в дугу давала лишь незначительное увеличение производительности по сравнению с ручной сваркой. Коренное усовершенствование процесса могло быть достигнуто только при переходе на автоматическую сварку закрытой дугой, горящей под флюсом. Идея сварки под флюсом также была выдвинута Н. Г. Славяновым, который для повышения качества сварного шва на ответственных изделиях рекомендовал засыпать в дугу толченое оконное стекло с добавкой ферросплавов. В 1929 г. советский изобретатель Д. А. Дульчевский получил авторское свидетельство на способ сварки меди под слоем флюса.

Промышленные автоматы для сварки открытой дугой стали выпускаться заводом «Электрик» в Ленинграде еще с начала 30-х годов, а впоследствии завод работал над созданием автоматов для сварки под флюсом. Широкое развитие в СССР способа сварки под флюсом в современном его виде является заслугой коллектива научных сотрудников Института электросварки АН УССР, которым руководил Герой Социалистического Труда академик Евгений Оскарович Патон (1869-1953). Этот метод имеет огромные преимущества перед ручной электросваркой как в отношении производительности процесса, так и с точки зрения получения более стабильного высокого качества металла шва. После разработки и усовершенствования сварки под флюсом СНК СССР и ЦК ВКП(б) 20 декабря 1940 г. издали постановление о широком внедрении в производство этого способа. В 1947 г. было опубликовано еще одно постановление правительства о дальнейшем расширении применения в промышленности автоматической электросварки под слоем флюса.

В настоящее время партия и правительство продолжают уделять особое внимание дальнейшему прогрессу сварочного дела. В 1958 г. правительством был намечен ряд новых мероприятий как по укреплению материально-технической базы сварочной техники, так и по расширению ее применения. В решениях Июльского (1960 г.) Пленума ЦК КПСС отмечается значительный рост объема производства сварных конструкций (в 1959 г. 1,3 раза больше, чем в 1958 г.) на основе широкого применения новых высокопроизводительных механизированных способов сварки; поставлены новые задачи по освоению передовой сварочной техники и массовому внедрению прогрессивных сварных конструкций в промышленности, строительстве и на транспорте. Успехи в развитии сварочного дела можно наблюдать на примере морского и речного судостроения. Начало применению электросварки в судостроении и судоремонте было положено еще изобретателем ее - Н. Г. Славяновым. В его книге «Электрическая отливка металлов» приведен перечень выполненных им электросварочных работ (всего Н. Г. Славянов выполнил 1631 работу по сварке, израсходовав в общей сложности 685 пудов присадочных материалов (электродов)), в котором, в частности, названы многие судоремонтные работы и работы по изготовлению деталей судовых механизмов и устройств.

После этих первых работ Славянова электросварка успешно применялась на ряде русских заводов при ремонте ответственных конструкций. Огромная роль в развитии сварки в СССР принадлежит Виктору Петровичу Вологдину (1883-1950), который первым после революции в начале 20-х годов возобновил сварку по методу Славянова на Дальневосточном заводе им. Ворошилова в г. Владивостоке. Сначала под его руководством на заводе производились сварочные работы ремонтного характера, но в 1923 г. был создан самостоятельный сварочный цех; уже в 1928 г. в этом цехе были изготовлены первые сварные паровые котлы и сварен ряд ответственных строительных конструкций, а в 1931 г. было построено первое электросварное судно - морской буксир. Опыт В. П. Вологдина быстро распространился по заводам центральной части СССР.

С 1933 г. В. П. Вологдин возглавил отдел сварки Управления судостроительной промышленности СССР. Благодаря его инициативе и настойчивости электросварка, применение которой на судостроительных заводах СССР началось с 1930-1931 гг., стала все шире внедряться в судостроение. В 1935 г. в Ленинграде был построен первый в СССР полусварной крупный морской пароход «Седов». Одновременно с этим на ряде заводов была начата постройка сварных доков, теплоходов для Каспийского моря, грузовых шаланд и других цельносварных судов. По Наркомату речного флота с 1939 г. постройка клепаных судов была запрещена специальным приказом. Все корпуса судов должны были строиться только сварными. К началу Великой Отечественной войны сварка почти повсеместно вытеснила клепку, а в годы войны строились уже только сварные корабли и суда, многие из которых успешно участвовали в боевых операциях.