История сварки насчитывает тысячи лет и свидетельствует о ее существовании в древних цивилизациях. Это развитие тесно связано с эволюцией методов металлообработки и необходимостью соединения различных металлических компонентов вместе.
С первых дней ковки и пайки до современных методов дуговой сварки и лазерной сварки сварка сыграла решающую роль в формировании человеческой цивилизации.
История развития сварки
- Одну из самых ранних форм сварки можно увидеть в Древнем Египте около 3500 г. до н.э. Египетские мастера-металлисты использовали технику, известную как кузнечная сварка, при которой они нагревали два металлических компонента, пока они не раскалялись докрасна, и скрепляли их вместе. Этот метод в основном использовался для соединения деталей из железа и бронзы и заложил основу для будущих методов сварки.
- Еще один значительный прогресс в технике сварки произошел в средние века в Европе. Кузнецы начали использовать метод, называемый сваркой горячим железом, при котором они нагревали куски железа в кузне и сбивали их вместе. Этот метод позволил создать более прочные и долговечные сварные швы, что позволило изготавливать сложные металлические конструкции, такие как ворота и броня.
- С приходом промышленной революции в 18 веке методы сварки начали быстро развиваться. Одним из новаторских достижений стало изобретение Эдмундом Дэви в 1836 году метода кислородно-топливной сварки. Этот метод включал использование смеси газообразного кислорода и ацетилена для создания высокотемпературного пламени, которое могло плавить и соединять металлические компоненты вместе. Газокислородная сварка быстро завоевала популярность благодаря своей универсальности и простоте использования.
- В конце 19 века появился еще один важный метод сварки: электродуговая сварка. Сэр Хамфри Дэви открыл электрическую дугу в 1800 году, но потребовалось несколько десятилетий, чтобы это открытие было применено к сварке. В 1880-х годах Николай Бенардос и Станислав Ольшевский независимо друг от друга разработали первые практические процессы электродуговой сварки. В этих ранних формах дуговой сварки использовались угольные электроды, и, хотя их применение было ограниченным, они заложили основу для будущих достижений.
- К началу 20 века методы дуговой сварки продолжали совершенствоваться. В 1907 году Оскар Кьельберг разработал первый электрод с покрытием, который позволил улучшить качество и стабильность сварки. С тех пор многочисленные изобретатели и новаторы внесли значительный вклад в дуговую сварку, включая разработку различных источников питания и электродных материалов, таких как ручная дуговая сварка металлическим электродом, дуговая сварка под флюсом и дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа.
- В середине 20-го века произошло еще одно важное событие в технологии сварки: изобретение процесса сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), также известного как дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW). Запатентованная Расселом Мередитом в 1941 году, сварка TIG позволила получить точные и высококачественные сварные швы, что делает ее особенно подходящей для аэрокосмической и ядерной промышленности.
- В последние десятилетия в технологии сварки произошел значительный прогресс, обусловленный спросом на более прочные, более эффективные и экологически безопасные методы сварки. Одной из заметных разработок является лазерная сварка, в которой для соединения металлических компонентов используется мощный лазерный луч. Лазерная сварка предлагает множество преимуществ, включая точность, скорость и возможность сваривать широкий спектр материалов.
- Были достигнуты успехи в области автоматизации и робототехники, что привело к появлению роботизированных сварочных систем. В этих системах используются управляемые компьютером роботы для выполнения сварочных задач, что повышает эффективность, согласованность и безопасность в промышленных условиях. Интеграция алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения позволила роботам адаптироваться к различным сценариям сварки, еще больше повысив производительность и качество.
Важное открытие
Прорывы в технологии сварочного производства произошли во время промышленной революции. В то время были сделаны важные открытия в области электричества, и в результате ученые того времени также коснулись сварки. Они тщательно изучили его и смогли тесно связать с электричеством.
Чтобы найти ответ на вопрос о том, кто изобрел сварку, стоит обратиться к 1802 году. В этот период русскому физику Василию Владимировичу Петрову удалось обнаружить возможность использования электрических дуг в практических целях. Это открытие является важным событием в работе ученых и физиков-экспериментаторов. В последующие периоды он стал использоваться в качестве прототипа для всех сварочных устройств.
Изобретатель сварки изложил все результаты этого открытия в книге “Новости гальванических вольтовых экспериментов”, опубликованной в 1803 году. Но в то время этот ученый был малоизвестен, поэтому его открытие в то время не привлекло особого внимания.
Когда появляется сварка, точно ответить невозможно, потому что процесс ее появления постепенный. В 1821 году сэр Хамфри Дэвид провел множество исследований с использованием электрических дуг. Его ученик Майкл Фарадей (Michael Faraday) занимается углубленными исследованиями электричества и магнетизма, то есть связи между ними. А в 1830 году ему удалось открыть электромагнитную индукцию.
Кто изобрел сварку угольным электродом? Изобретение сварки угольным электродом приписывают Николаю Славянову, русскому инженеру-электрику, и Константину Хренову, русскому физику. В начале 1880-х годов Славянов и Хренов разработали и запатентовали первый процесс сварки угольным электродом, известный как «дуговая сварка угольным электродом». Они объединили угольный электрод с источником питания постоянного тока, чтобы создать электрическую дугу, которая могла генерировать высокие температуры и плавить металлы. Этот инновационный метод сварки произвел революцию в отрасли, позволив соединять металлические детали и открыв новую эру сварочных технологий. Вклад Славянова и Хренова в изобретение сварки угольным электродом находит отклик и сегодня, поскольку их изобретение заложило основу для современных методов сварки.
Особенности развития современной науки и техники
Когда изобрели сварку с использованием резки металла? Ножи были изобретены в 1904 году. В 1908-1909 годах начала применяться технология подводной резки металла. эта инновация достаточно плотно использовалась в таких странах как Франция и Германия.
После появления газовой сварки они сразу же начали занимать первые позиции на производстве, и спрос на них сохранялся вплоть до 1930-х гг. Технология особенно интенсивно применялась во время Первой мировой войны.
Последующие разработки связаны с ученым и инженером Евгением Патоном. Он организовал первый институт сварки в 1929 году. В этот период под его руководством велась разработка технологии сварки. Во время Великой Отечественной войны отечественная оборонная промышленность использовала новые методы.
Для того чтобы найти ответ на вопрос о том, кто изобрел сварку металлов, стоит обратить внимание на ученого Патона. Именно он смог разработать эти методы получения сварочных порошков, шлака, контактных жидкостей и разрядных сред. В это время используется состав для защиты от инертного газа. В 1940 году впервые были использованы электроды с вольфрамовым покрытием, в которых для поддержания дуги использовался гелий.
Поскольку для сварки химически активных металлов и алюминия требуются более чистые инертные газы, аргон начали использовать в 1946 году. Это самый чистый и безопасный инертный газ для сварочных работ.
В 1960 году появилась новая технология сварки с использованием нескольких стержней. Принцип заключается в следующем: две или более сварочных проволок подаются в зону сварочной ванны. В этом процессе они могут быть использованы в качестве добавок, но в то же время они получают напряжение. Благодаря этому техническому процессу скорость плавления металла может быть значительно улучшена, а также могут быть улучшены характеристики рабочей жидкости.
Современные методы сварки
Дуговая сварка
Это первая сварка, которая до сих пор считается востребованной. Дуговая сварка является широко используемым и эффективным процессом сварки, который включает соединение металлов путем создания электрической дуги между электродом и заготовкой. Этот процесс создает сильное тепло, которое плавит соединяемые металлы, образуя прочную связь, когда они затвердевают. Дуговая сварка предлагает множество преимуществ, таких как высокая скорость сварки, универсальность типов материалов, которые она может сваривать, и возможность работы в различных положениях. От строительства до обрабатывающей промышленности дуговая сварка играет решающую роль при изготовлении конструкций, ремонте оборудования и обеспечении долговечности и целостности металлических изделий.
Электрошлаковая сварка
Электрошлаковая сварка — это особый метод сварки, который очень эффективен для соединения толстых стальных листов или профилей. Он включает в себя использование электрического тока для плавления расходуемого флюса, который, в свою очередь, расплавляет основные металлы, образуя прочный и плотный сварной шов.
Этот процесс особенно выгоден из-за его способности обрабатывать большие сварные швы с высокой скоростью наплавки, что делает его пригодным для различных применений в тяжелой производственной промышленности, такой как судостроение, строительство мостов и изготовление сосудов под давлением. Кроме того, электрошлаковая сварка обеспечивает отличные механические свойства и глубокое проплавление, обеспечивая целостность и прочность сварного соединения.
Уникальные характеристики электрошлаковой сварки делают ее ценным и эффективным методом создания высококачественных бездефектных сварных швов в крупногабаритных металлических конструкциях.
Контактная сварка и сварка под давлением
Контактная сварка считается древним методом. Его основателем является Уильям Томпсон. Изначально эта технология была распространена в США, а позже появилась и в России. В период, когда это начало применяться, область исследований начала активно развиваться в моей стране.
Газовая сварка и резка
Газовая сварка и резка – это распространенный метод, в котором используется тепло, выделяемое пламенем горючего газа или сочетанием горючего газа и кислорода, для расплавления и соединения металлических деталей или разрезания металлических поверхностей. Этот процесс включает в себя использование сварочной или режущей горелки, которая направляет пламя на заготовку, вызывая плавление металла и позволяя добавлять присадочный материал при сварке или разделять металл при резке. Газовая сварка и резка обеспечивают универсальность, поскольку они могут использоваться с широким спектром материалов и обеспечивают больший контроль над интенсивностью и распределением тепла, что делает их широко используемыми в различных отраслях, таких как строительство, автомобилестроение и производство.
Газовая горелка была впервые изобретена во Франции. Для их работы используется смесь с кислородом и водородом.
Виды лучевой сварки
Лучевая сварка — это универсальный метод сварки, в котором используется концентрированный пучок высокоэнергетических электронов или лазер для сплавления двух металлических деталей.
Этот процесс предлагает множество преимуществ, таких как высокая скорость сварки, минимальная деформация и глубокое проплавление, что делает его пригодным для широкого спектра применений в автомобильной, аэрокосмической и обрабатывающей промышленности. Создавая концентрированный источник тепла, лучевая сварка обеспечивает точную и контролируемую сварку, в результате чего получаются высококачественные и долговечные сварные швы. Кроме того, этот метод можно автоматизировать, что снижает потребность в ручном труде и повышает производительность.
Последние исследования ученых в области оптики и квантовой физики позволили определить тип этой технологии, основанной на энергии ионов и фотонных лучей.
К основным видам лучевой сварки относятся:
- Электронно-лучевая. Источником тепла является электронный луч. Процесс сварки осуществляется в специальном устройстве – в вакуумной камере.
- Лазерная. Лазерный луч используется в качестве источника тепла. Этот тип обладает уникальными качествами – экологической безопасностью, отсутствием механической обработки в процессе, быстрым процессом сварки и высокой стоимостью сварочного оборудования.
- Плазменная. В качестве источника тепла используется плазменная струя, или, скорее, электрическая дуга, которая получается с помощью плазменной горелки. Плазменные горелки могут оказывать два типа воздействия – прямое и непрямое.
Заключение
История развития сварки насчитывает тысячи лет, от древних методов кузнечной сварки до современных чудес лазерной и роботизированной сварки. Каждый шаг в этой эволюции приводил к повышению эффективности, прочности и универсальности, позволяя создавать сложные металлические конструкции и удовлетворять наши постоянно растущие технологические потребности. Поскольку мы продолжаем расширять границы сварки, мы можем ожидать дальнейших инноваций и достижений, которые определят будущее этой важнейшей области.
