Применение сварочных работ в промышленном, гражданском и специальном строительстве

ПРИМЕНЕНИЕ СВАРОЧНЫХ РАБОТ В ПРОМЫШЛЕННОМ, ГРАЖДАНСКОМ И СПЕЦИАЛЬНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Сварка является одним из наиболее распространенных технологических процессов соединения материалов, благодаря которому создано много новых изделий, машин и механизмов.

Сварное исполнение многих видов металлоконструкций позволило эффективно использовать заготовки, полученные прокаткой, гибкой, штамповкой, литьем и ковкой, а также металлы с различными физико-химическими свойствами. Сварные конструкции по сравнению с литыми, коваными и клепаными обладают большей прочностью, меньшей массой и менее трудоемки в изготовлении. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины. Нет такой отрасли промышленности, где бы ни применялись сварка, резка металлов или их наплавка на поверхность деталей.

Сварочные процессы широко используются при изготовлении различных металлических конструкций. Сварка также находит применение при ремонте различных деталей и изделий. Это обусловливает необходимость расширения подготовки рабочих-сварщиков в профессионально-технических училищах и на производстве.

Профессии "электрогазосварщик", "электросварщик на автоматических и полуавтоматических машинах", "контролер сварочных работ" являются широко распространенными в современном производстве и строительстве.

Мысль о возможности практического применения "электрических искр" для плавления металлов впервые высказал в 1753 г. академик Российской Академии наук Г. Р. Рихман при исследованиях атмосферного электричества. В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В. В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области ее использования.

Для практического осуществление электрической сварки металлов потребовались многие годы совместных усилий физиков и инженеров, направленных на создание мощных источников питания для сварочной дуги.

Российские изобретатели первыми в мире разработали и во многих странах запатентовали способ дуговой сварки. В 1882 г. Н.Н.Бенардос предложил способ электрической дуговой сварки угольным электродом, а в 1888 г. Н.Г.Славянов - металлическим электродом. Они же изобрели и ряд других процессов и вариантов сварки, в частности предложили устройство для механизированной подачи сварочной проволоки в дугу, использовали дробленое стекло в качестве флюса для защиты сварочной ванны от воздуха и др.

Изобретения Н.Н.Бенардоса и Н.Г.Славянова нашли заметное по тем временам применение, и в первую очередь на железных дорогах, а затем на нескольких крупных машиностроительных и металлургических заводах России. Однако, несмотря на первоначальные успехи русских изобретателей, инженеров и промышленников в деле разработки и внедрения дуговой сварки, к началу XX в. промышленно развитые страны Европы и США опередили Россию по объему применения сварки.

Широкое развитие сварки и ее использование в промышленности началось в 30-е годы. В Советском Союзе впервые в мире были изобретены и разработаны многие новые виды и высокопроизводительные способы сварки: подводная, в космосе, электрошлаковая, в углекислом газе, диффузионная, трением, живых биологических тканей и др.

Фундаментальные исследования по разработке новых процессов сварки, сварочных материалов и оборудования проводят многие научно-исследовательские организации, высшие учебные заведения и крупные промышленные предприятия. Наиболее известные среди них - Институт электросварки имени Е.О.Патона Академии наук Украины, Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ), Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана и др.

Выдающийся вклад в разработку теоретических основ сварки и ее промышленное использование внесли ученые В.П.Вологдин, В.П.Никитин, К.К.Хренов, Е.О.Патон, Г.А.Николаев, Н.О.Окерблом, Н.Н.Рыкалин, К.В.Любавский, Б.Е.Патон и др.

В промышленности Республики Беларусь эффективно применяются современные сварочные технологии. На многих предприятиях широко используются автоматизированная и механизированная сварка в среде защитных газов, контактная точечная сварка, различные новые методы сварки, наплавки, напыления, резки. Идет внедрение робототехнологических комплексов, новейших средств технологического оснащения, а также современных методов контроля качества сварных соединений.

В машиностроении, строительстве, энергетике и других отраслях работают тысячи квалифицированных рабочих, техников и инженеров-сварщиков, которые вносят значительный вклад в развитие сварочного производства и подготовку кадров для промышленности Беларуси.

В Республике Беларусь в составе НПО порошковой металлургии создан Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий (НИИ СП). Основными направлениями деятельности НИИ СП являются руководство государственными программами в области сварки и покрытий, проведение фундаментальных и прикладных исследований, оказание практической помощи промышленным предприятиям и организациям по сварке.

В последние годы ученые-сварщики Беларуси работают над созданием ресурсосберегающих технологий, которые позволяют снизить потребление электроэнергии, уменьшить расход материалов, рационально использовать труд сварщиков при изготовлении различных конструкций, машин и изделий.

В настоящее время сваривают материалы толщиной от нескольких микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с широко применяемыми конструкционными сталями сваривают специальные стали, сплавы на основе алюминия, меди, титана, циркония, молибдена, ниобия и других металлов, а также разнородные материалы.

Существенно расширились условия проведения сварочных работ: сварку осуществляют в условиях высоких температур, радиации, под водой, в космосе. Сварные швы выполняют в любых пространственных положениях.

Быстрыми темпами внедряются новые виды сварки - лазерная, электронно-лучевая, ионная, световая, Диффузионная, ультразвуковая, трением, взрывом и другие, значительно расширились возможности дуговой и контактной сварки.

Современная техника располагает разнообразными способами сварки, причем непрерывно создаются новые способы. В настоящее время широко применяется плазменная сварка и резка металлов. Очень перспективна воздушно-плазменная резка, при которой рабочим газом служит обычный атмосферный воздух. Для малых толщин металла ценной оказалась микроплазменная сварка на малых токах, когда плазменная струя имеет размеры и форму швейной иглы.

При производстве сварных изделий важную роль играет контроль качества сварных соединений. Для контроля качества сварки применяют различные разрушающие и неразрушающие испытания. Методы неразрушающего контроля позволяют выявлять дефекты без повреждения объектов контроля.

Повышение производительности труда в области сварочного производства достигается механизацией и автоматизацией самих процессов, т. е. переходом от ручного труда сварщика к механизированному, и комплексной механизацией, включающей механизацию заготовительных, сборочных, сварочных, отделочных, вспомогательных и контрольных операций

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ, СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ И ШВАХ

Сущность и классификация процессов сварки

Общие сведения. Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и расплавлении или пластическом деформировании.

Для установления межатомных связей атомы необходимо приблизить на расстояние, равное параметру кристаллической решетки металла соединяемых деталей. Однако этому препятствуют неровности, а также различные загрязнения, имеющиеся на поверхности деталей. Чтобы устранить препятствия, требуются затраты дополнительной энергии, которую называют энергией активации. При сварке она вводится путем нагрева (термическая активация) либо пластического деформирования (механическая активация).