Преимущества сварки перед другими способами изготовления деталей

Сварка является одним из выдающихся русских изобретений и впервые была освоена в нашей стране. Несомненно, Россия является лидером по количеству важных открытий в области науки и техники. Сейчас невозможно представить себе ни одной отрасли в хозяйстве или машиностроении, где бы не применялась сварка. В 1802 г. русский академик Василий Владимирович Петров впервые в мире изучил и описал явление электрической дуги, возникающей при пропускании электрического тока через два стержня из угля и металла и имеющей очень высокую температуру; он также указал на возможность использования тепла электрической дуги для расплавления металлов. Спустя 80 лет русские инженеры Николай Николаевич Бенардос и Николай Гаврилович Славянов разработали промышленные способы электрической сварки металлов. К механическому классу относят все виды сварки давлением, осуществляемые с использованием механической энергии, — холодная, трением, ультразвуковая, взрывом и др. Сварка обладает рядом преимуществ, основные из которых следующие: 1. Экономия металла вследствие наиболее полного, использования рабочих сечений элементов сварных конструкций, придания им более целесообразной формы, в соответствии с действующими нагрузками и уменьшения веса соединительных элементов. 2. Сокращение сроков работ и уменьшение стоимости изготовления конструкций за счет снижения расхода металла и уменьшения трудоемкости работ. 3. Возможность широкого использования сварки, наплавки и резки при ремонте, где эти способы обработки металла позволяют быстро и с наименьшими затратами восстанавливать изношенное, вышедшее из строя оборудование и разрушенные сооружения. 4. Возможность изготовления сварных изделий сложной формы из штамповочных и листовых элементов взамен ковки и литья. 5. Удешевление технологического оборудования, так как отпадает необходимость в дорогих сверлильных, дыропробивных станках и клепальных машинах. 6. Герметичность и надежность получаемых сварных соединений. 7. Уменьшение производственного шума и улучшение условий труда в цехах. Сваркой можно получить сварное соединение прочностью выше основного металла. Поэтому сварку широко применяют при изготовлении ответственных конструкций, работающих при высоких давлениях и температурах, а также динамических (ударных) нагрузках, — паровых котлов, химических аппаратов высокого давления, мостов, самолетов, паровых турбин, гидросооружений, ракет, космических кораблей, искусственных спутников Земли и др. Если говорить отдельно о газовой сварке, то недостатками ее являются: 1. Уменьшение производительности процесса с увеличением толщины свариваемого металла. Поэтому газовую сварку применяют в основном для металла толщиной до 10 мм. Н.Н. Бенардос в 1882 г. изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. А после им были разработаны следующие способы сварки: дугой, горящей между двумя и несколькими электродами; в атмосфере защитного газа; контактной точечной сварки, с помощью клещей. А также изобрел ряд конструкций сварных автоматов, запатентовал много изобретений в области сварочного оборудования и процессов сварки. Н.Г. Славянов в 1888 г. изобрел дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. С помощью специально обученного коллектива сварщиков он исправлял дуговой сваркой брак литья, восстанавливал детали паровых машин и т. д. Он создал первый сварочный генератор и автоматический регулятор длины дуги, разработал флюсы, повышающие качество наплавленного металла. Большой вклад в развитие сварки внес Институт электросварки имени Е.О. Патона, который в 1934 г. в Киеве организовал известный советский ученый, академик Евгений Оскарович Патон. Под его руководством коллектив ?нститута разработал новый прогрессивный метод автоматической дуговой сварки под слоем флюса, который начал применяться с 1940 г. Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном нагреве или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. До появления сварки широко использовали клепочные и болтовые соединения. Применение сварки позволяет использовать самые разнообразные профили металла. Межатомные связи могут устанавливаться только тогда, когда соединяемые атомы получат дополнительную энергию для преодоления существующего между ними определенного энергетического барьера. Эту энергию называют энергией активации. При сварке ее вводят извне путем нагрева (термическая активация) или пластического деформирования (механическая активация). В зависимости от вида энергии при выполнении соединения различают два вида сварки: плавлением и давлением. При сварке плавлением детали по соединяемым кромкам оплавляют под действием источника нагрева. Образуется общий объем жидкого металла при расплавлении двух кромок, называемый сварочной ванной. При охлаждении сварочной ванны жидкий металл затвердевает и образует сварочный шов. Сущность сварки давлением состоит в непрерывном или прерывистом совместном пластическом деформировании материала по кромкам свариваемых детали. Именно вид энергии активации является основой физических признаков видов сварки, а их более 150 видов. По физическим признакам сварка классифицируется на три класса (сх. 1): термический, термомеханический, механический. К термическому классу относят все виды сварки плавлением, осуществляемые с использованием тепловой энергии, — газовую, дуговую, электрошлаковую, электронно-лучевую, лазерную и др. К термомеханическому классу относят все виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления, — контактную, диффузионную, газо и дугопрессовую, кузнечную и др. 2. Большая зона теплового воздействия на основной металл, что приводит к значительным короблениям свариваемых деталей. К преимуществам газовой сварки относятся: 1. Простота способа и его универсальность. 2. Несложность оборудования. 3. Отсутствие источника электрической энергии.