История развития сварочного дела.

Министерство образования и науки Республики Татарстан

ГАПОУ «Чистопольский сельскохозяйственный техникум»

Им. Г. И. Усманова.

Отделение очное

Специальность 110809 «Механизация сельского хозяйства»

Группа 31

Реферат

Тема: «Электродуговая сварка: история развития, технология ручной и механизированной сварки».

Выполнил И.И.Сафин

Руководитель И.А.Иванов

Чистополь 2016

План работы.

Введение

1.История развития сварочного дела.

2.Технология электродуговой сварки

3.Электроды для ручной электродуговой сварки.

4.Достоинства и недостатки ручной дуговой сварки покрытыми электродами

5.Механизированные способы сварки и наплавки

6.Перспективы развития сварки

7.Заключение

8.Список использованных источников.

9.Содержание.

Введение.

Трудно представить сегодняшнюю жизнь человека без сварочных работ как в быту, так и на производстве. Что такое сварка деталей? Сварка деталей в понимании большинства обывателей - это получение неразъемных соединений двух и более металлических деталей. Но современные способы сварки позволяют соединять (и разрезать) не только металлы, но и пластмассы, стекло, керамику и другие материалы, а также получать на поверхности деталей покрытия с особыми свойствами с использованием современных технологий сварки. Неразъемное соединение можно получить разными способами сварки: сваркой трением, сваркой путем расплавления однородных металлов при помощи тепла электродугового разряда или теплом сгорающих газов с последующим охлаждением, электронно-лучевой и лазерной сваркой. В сельском хозяйстве при ремонте машин львиная доля от объема работ приходится на электродуговую сварку, так как для этого имеется все предпосылки:

-доступность технологии

-получение прочного соединения

-возможность применения как на стационаре, так и в полевых условиях.

В связи с этим в своем реферате я уделю внимание на историю возникновения, развития сварочного дела и на современные технологии электродуговой сварки.

История развития сварочного дела.

В 1802г было открытие, сделанное русским академиком Петровым В.В., который на построенной им мощной гальванической батарее впервые в мире наблюдал явление электрической дуги. Петрова не вспоминали до тех пор, пока электрическая дуга не стал служить человечеству и один петербуржский студент не обнаружил книгу Петрова, изданную в 1803 году «Известие о гальвани-вольтовых опытах» о световом явлении посредством гальвани-вольтовой жидкости. «Пламя», горящее между двумя горизонтально расположенными углями – электродами принимало форму направленной вверх дуги и позже получило это название. В 1900 году на Всемирной Парижской выставки в числе выдающихся электриков была названа фамилия русского ученого Петрова В.В..

И только в 1881 году, спустя почти 80лет, Бенардос Н.Н. создал первый в мире реальный способ дуговой сварки. То, что способ родился в России, не было случайным – основой ему были исследования и технические разработки в области электротехники, металлургии, металловедения.

В октябре 1888 года на заводе в Перми другой русский изобретатель Славянов Н.Г., много сделавший для развития дуговой сварки, демонстрировал свой способ сварки. Сварка сталей, содержащих легирующие элементы и примеси, с использованием угольных электродов не всегда получалась удачной из-за попадания в шов оксидных включений, увеличения концентрации серы и фосфора, выгорания легирующих элементов. Это приводило к тому, что металл шва становился хрупким. Обладая глубокими знаниями по металлургии и электротехнике, Н.Г. Славянов разработал способ дуговой сварки металлическим плавящимся электродом с защитой сварочной ванны флюсом и первый в мире механизм для полуавтоматической подачи электродного прутка в зону сварки – «электроплавильник» Способ заключался в том, что вместо угольного электрода была использована сварочная проволока, при этом дуга горела между изделием и проволокой и грела деталь, проволока расплавлялась и чтобы расплавленный металл не растекался, зону сварки ограничивали барьером из земли.

В 1889 году в США Коффин Джеймс Генри, будущий основатель фирмы «Дженерал электрик», предложил двухэлектродный держатель для сварки тонколистового металла дугой косвенного действия. Он также, как и Бенардос, создавал под свариваемыми листами магнитное поле, влияющее на дугу и сварочную ванну.

В это же время в Германии Церенер разрабатывает такой же способ и держатель.

В 1884 году американский изобретатель Элиа Томсон сконструировал мощный трансформатор и клещи для зажима металлических брусков, которые были сварены в стык.

Вообще конец 19 начало 20 века не были годами широкого распространения электротехнологии и, в частности, электрической сварки. Электрическая энергия оставалась дефицитной. Известные способы сварки были достаточно сложны, а удовлетворительное качество переплавленного металла обеспечивалось ценой высокой трудоемкости.

В тоже время для дуговой сварки по способу Славянова нужны были плавящиеся стальные электроды.

В 1907 году шведский инженер Оскар Кельберг предложил наносить на металлический стержень слой покрытия из различных веществ, повышающих устойчивость горения дуги.

А дуговую электрическую сварку по способам Бенардоса и Славянова продолжали применять в России и странах западной Европы главным образом на железных дорогах, а также на машиностроительных и металлургических заводах.

Например, в Воронежских народных мастерских исправляли дефекты колесных пар, паровозных рам, при ремонте паровозных котлов и т.д.

На Каменском машиностроительном заводе – для сварки труб, резервуаров пневматических тормозов, ремонта чугунных изделий и т.д.

Несмотря на отдельные положительные моменты дуговая сварка отставала от газовой. Для решения вопросов создания конкурентоспособного способа необходимо было решить ряд проблем, особенно для способа сварки плавящимся электродом.

Дело в том, что дуга на угольном электроде зажигается легко и устойчиво горит. Электрод почти не обгорает, длина дуги поддерживается в широком диапазоне (3-15мм). Выполнять сварку в таких условиях вручную практически легко и просто.

При сварке же плавящимся электродом дуга на металлическом электроде имеет малую длину. При удлинении дуги имеет место значительное разбрызгивание металла, дуга горит неустойчиво, наблюдается «блуждание» ее. Кроме того электрод плавится с большой скоростью (200мм/мин) при этом сварщик должен поддерживать дуговой промежуток (длину дуги) в пределах 1-3 мм. Поэтому необходимо было найти не только способы защиты металла зоны сварки и легирование сварочной ванны, но и обеспечить процессы возбуждения и поддерживания дуги.

То есть необходимо было совершенствовать источники питания сварочной дуги.

Продолжались исследования и проводились работы по созданию электродов, обеспечивающих высокое качество сварки. Электроды предложенные Къельбергом не обеспечивали достаточную защиту расплавленного металла от воздуха, ванна насыщалась азотом и окислялась кислородом окружающего воздуха. В то же время идея Оскара Къельберга легла в основу целого направления в сварочном производстве – метода ручной дуговой сварки штучными электродами.

В 1911году англичанин Майкл Строменгер предложил обматывать металлический стержень асбестовым шнуром и приматывать жидким стеклом (силикатом натрия Na₂O*SiO₂) (поташ – K₂CO₃, мел – CaCO₃)

Тонкая алюминиевая проволока наматывалась поверх покрытия. Покрытие электрода было толще, шлака хватало для защиты, а с помощью Al – активного раскислителя, часть железа восстанавливалось и попадало в металл шва. Под названием «Квази-арк»они распространялись в Европе и Америке. Вскоре одна из американских фирм наладила выпуск специализированных электродов, при этом стержень электрода выбирали в зависимости от сорта стали, которую нужно было сварить.

В 1914 году англичанину Джонсу был выдан британский патент на электрод, покрытие которого наносилось методом опресовки. Покрытие состояло из шлака, жидкого стекла.

В 1917 году американские инженеры Андрус и Стресау предложили электроды, стальной стержень которого был обернут бумагой, приклеенной силикатом натрия (жидким стеклом). Дым при сгорании улучшал защиту зоны сварки, а присутствие в дуговом разряде натрия, имеющего низкий потенциал ионизации, облегчало технику выполнения ручной дуговой сварки.

Благодаря этим и другим техническим решениям были разработаны электроды с покрытиями, обеспечивающими высокое качество сварных соединений из стали и других металлов.

В 1925 году англичанин Смит А.О. предложил конструкцию электрода – обмотал мастерски бумажной лентой и обмазал ее жидким стеклом с порошкообразными добавками веществ улучшающих защиту и даже легирующих металл шва.

В том же году французские изобретатели О. Монейрон и О. Саразен разработали еще один рецепт покрытия металлических стержней толстым слоем обмазки. Компонентами в рецепте стали соединения щелочных и щелочноземельных металлов (калия, натрия, кальция) полевой шпат, мел, мрамор, сода. Эти элементы обладаю низким потенциалом ионизации те для отрыва электрона от атома требуется меньше энергии, чем при ионизации железа, марганца, кремния.

Легче стало возбуждать и поддерживать горение дуги.

Дело в том, что ионизирующие вещества вводили в состав электрода для ламп дугового освещения.

Сварочный генератор предложенный и построенный Славяновым, несколько упростил уход за источником питания. Однако для сглаживания пиков тока в цепи оставалась аккумуляторная батарея, т.е. конструкция генераторов была еще не совершена.

В 1907 году на заводе «Линкольн электрик» в Америке был выпущен первый генератор с регулируемым напряжением.

В 1909 году свой генератор постоянного тока создал американский промышленник и изобретатель Вестингауз.

В это же время начинает выпускать мотор-генераторы фирма «Дженерал электрик» возглавляемая Коффином.

Электрическая промышленность разных стран уже осваивала переменный ток. Его применение сулило большие преимущества, и в первую очередь, упрощение источников энергии - сварочных трансформаторов, так как в них не было сложных вращающих деталей, работали они бесшумно, были просты в обслуживании.