Презентация "история сварки" | презентация к уроку: | образовательная социальная сеть
История СВАРКИ Автор: мастер производственного обучения: Шафиева Алла Леонидовна
В начале XXI века сварка является одним из ведущих технологических процессов создания материальной основы современной цивилизации
Истоки Основоположниками дуговой сварки являются российские ученые и инженеры – В.В. Петров (1761-1834), Н.Н. Бенардос (1842-1905), Н.Г. Славянов (1854-1897). Василий Владимирович Петров Крупнейший физик конца XXVIII- начала XIX века, профессор физики, ученик и последователь М.В. Ломоносова, впервые в мире в 1802 г. открыл и описал явление электрического дугового разряда. Опытным путем он показал возможность использования электрической дуги для освещения и плавления металлов. Открытие В.В. Петрова значительно опередило свой век. Лишь через 80 лет электрическая дуга нашла практическое применение для целей сварки. Его осуществил Н.Н. Бенардос.
Николай Николаевич Бенардос, выдающийся русский изобретатель В 1880-1890г Н.Н. Бенардос предложил и произвел все основные виды дуговой сварки: плавящимся и неплавящимся электродами дугой прямого и косвенного действия, ручную , полуавтоматическую и автоматическую, незащищенной дугой и в среде защитного газа. В Дуговая сварка угольным электродом впервые была применена в Иваново-Вознесенске. Изобретатель Бенардос Н.Н. получил патенты на свое изобретение во многих странах мира.
Бенардос Н.Н. Образование: Киевский университет, Петровская земледельческая и лесная академия. Известен как создатель электрической дуговой сварки, изобретатель зубной пломбы (малоизвестен). Награды и премии: Золотая медаль Русского Технического общества.
Николай Гаврилович Славянов, русский инженер-металлург, изобретатель электродуговой сварки металлическим электродом. Славянов Н.Г. окончил Петербургский горный институт в 1877 году. Работал на пермских пушечных заводах, где и сделал большую часть своих изобретений. Он разработал первые источники питания постоянного тока (генераторы), сварочные автоматы, ряд составов флюсов и организовал первый в мире сварочный цех по восстановлению литых деталей из стали, чугуна и цветных металлов. На всемирной электротехнической выставке в 1893 году в Чикаго получит золотую медаль с формулировкой «За произведённую техническую революцию» (сварка семи не сплавляемых металлов).
Сварка в СССР В дореволюционной России изобретение сварки не получило должного распространения. Только после 1917 года в СССР стали широко использовать в промышленности электродуговую сварку (ремонтные работы, производство новых конструкций). Выдающуюся роль в теоретической разработке сварочных процессов сыграли многие ученые нашей страны: Е.О. Патон, Н.Н. Рыкалин, Б.Е. Патон и другие. Фундаментальные исследования проводились в институтах Советского Союза: ИЭС им. Е. Патона, ВНИИЭСО, ЦНИИТМАШ, МАТИ, ЛПИ и других.
Сварка под водой Впервые в мировой практике подводную дуговую резку угольным электродом в лабораторных условиях осуществили в 1887 г. Н.Н. Бенардос и проф. Д.А. Лачинов. Продолжения эти работы не получили. В 30-е годы проводились испытания в Черном море (К.К. Хренов). Затем проводился ремонт судов. В годы войны возникла насущная проблема ремонта кораблей, выполнение сварки при аварийных и спасательных работах.
Сварка в космосе Работа по изобретению сварочного аппарата для сварки и резки в условиях космоса началась в 50-х годах по инициативе С.П. Королева, т.к. возникла необходимость проводить ремонт и техническое обслуживание космического корабля непосредственно в космосе. Первые эксперименты по сварке в космосе проведены 16 октября 1969 г. на корабле «Союз-6» Г.С. Шониным и В.Н. Кубасовым с использованием установки «Вулкан». Установка позволяла в автоматическом режиме выполнять дуговую, плазменную и электронно-лучевую сварку.
В период с 1979 по 1984 г. в космосе проводились эксперименты по нанесению тонкопленочных металлических покрытий на образцы из конструкционных сталей методом термического испарения и конденсации. Они проводились на установках типа «Испаритель», оснащенных двумя электронно-лучевыми пушками . 14 июля 1984 г. космонавтами С.Савицкой и В.Джанибековым были впервые проведены эксперименты по электронно-лучевой сварке с выходом в открытый космос. Применялся сварочный аппарат УРИ (универсальный ручной инструмент). Он позволял осуществлять сварку, резку, пайку, нагрев металла, нанесение покрытий. Все эти операции выполнялись короткофокусной электронно-лучевой пушкой, которую космонавт держал в руке. Масса всего аппарата около 30 кг, а электронно-лучевой пушки – 2,5 кг. Потребляемая мощность – 750 Вт. В настоящее время создан новый аппарат для сварки – «Универсал».
Спасибо за внимание
Слайд 10
Схема электрошлаковой сварки Сущность процесса заключается в том, что тепловую энергию, необходимую для расплавления основного и присадочного металла, дает теплота, выделяемая в объеме шлаковой ванны при прохождении через нее тока. Свариваемые заготовки устанавливают в вертикальном положении.
В замкнутое пространство между водоохлаждаемыми медными ползунами и вертикально установленными кромками изделий засыпают флюс и подают электродную проволоку при помощи специального механизма подачи. В начале процесса возбуждают дугу, флюс плавится и образуется электропроводный шлак.
Шлак шунтирует дугу, она гаснет, выходная цепь источника питания замыкается через шлак. Ток, проходя через шлак, разогревает его, это приводит к расплавлению кромок основного металла и электрода. Расплав стекает вниз и образует сварочную ванну, выжимая шлак вверх, и затвердевает.
Слайд 15
Стыковая сварка Стыковая сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются по всей плоскости их касания, в результате нагрева. Стыковая сварка, это один из процессов сварки давлением. Свариваемые заготовки 1 плотно зажимают в неподвижном 2 и подвижном 3 токоподводах, подключенных к вторичной обмотке сварочного трансформатора 4 .
Для обеспечения плотного электрического контакта свариваемые поверхности приводят в соприкосновение и сжимают. Затем включается ток. Поверхность контакта заготовок разогревается до требуемой температуры, ток отключается, производится сдавливание заготовок – осадка.
Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой называют сваркой сопротивлением, а при разогреве торцов до оплавления с последующей осадкой – сваркой оплавлением . В результате пластической деформации и быстрой рекристаллизации в зоне образуются рекристаллизованные зерна из материала обеих деталей. Сварка применяется для соединения встык деталей типа стержней, толстостенных труб, рельсов и т.п.
Слайд 16
Точечная сварка – способ изготовления листовых или стержневых конструкций, позволяющий получить прочные соединения в отдельных точках. Свариваемые заготовки 1, собранные внахлест, зажимают между неподвижным 2 и подвижным 3 электродами, подсоединенными к обмотке трансформатора 4.
Электроды изнутри охлаждаются водой, нагрев локализуется на участках соприкосновения деталей между электродами. Получают линзу расплава требуемого размера, ток выключают, расплав затвердевает, образуется сварная точка. Электроды сжимают детали, пластически деформируя их.
Слайд 18
Сварка трением – способ сварки давлением при воздействии теплоты, возникающей при трении свариваемых поверхностей. Свариваемые заготовки устанавливают соосно в зажимах машины, один из которых неподвижен, а другой может совершать вращательное и поступательное движения.
Заготовки сжимаются осевым усилием, и включается механизм вращения. При достижении температуры 980 1300 0 С вращение заготовок прекращают при продолжении сжатия. Иногда сварку трением производят через промежуточный вращаемый элемент или заменяют вращательное движение вибрацией.
Сваркой трением можно сваривать заготовки диаметром 0,75 140 мм. Преимущества способа: простота, высокая производительность, малая энергоемкость, стабильность качества соединения, возможность сварки заготовок из разнородных материалов. Осуществляется сварка на специальных машинах.
Слайд 19
Плазменная сварка Плазменная струя, применяемая для сварки, представляет собой направленный поток частиц или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10000 20000 0 С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги.
В качестве плазмообразующих газов применяют азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси. Применяют два основных плазменных источника нагрева: плазменную струю , выделенную из столба косвенной дуги и плазменную дугу , в которых дуга прямого действия совмещена с плазменной струей.
Плазменная струя представляет собой независимый источник теплоты, позволяющий в широких пределах изменять степень нагрева и глубину проплавления поверхности заготовок. Тепловая мощность плазменной струи ограничена, и ее применяют для сварки и резки тонких металлических листов и неэлектропроводящих материалов, для напыления тугоплавки материалов.
Плазменная дуга обладает большой тепловой мощностью, имеет более широкое применение: для сварки высоколегированной стали, сплавов титана, никеля, молибдена, вольфрама. Плазменную дугу применяют для резки материалов (меди, алюминия), наплавки тугоплавких материалов на поверхность.
Плазменной дугой можно сваривать металл толщиной до 10 мм без разделки кромок и применения присадочного материала. Так как плазменная дуга обладает высокой стабильностью, то обеспечивается повышенное качество сварных швов. Это позволяет выполнять микроплазменную сварку металла толщиной 0,025 0,8 мм. Недостаток плазменной сварки – недолговечность горелок.
Слайд 2
При сварке плавлением атомно-молекулярные связи между деталями создают, оплавляя их примыкающие кромки, так, чтобы получилась смачивающая их, общая ванна. Эта ванна затвердевает при охлаждении и соединяет детали в одно целое. Как правило, в жидкую ванну вводят дополнительный металл, чтобы полностью заполнить зазор между деталями, но возможна сварка и без него.
При сварке давлением обязательным является совместная пластическая деформация деталей сжатием зоны соединения. Этим обеспечивается очистка свариваемых поверхностей от пленок загрязнений, изменение их рельефа и образование атомно-молекулярных связей.
Слайд 23
Пайка Пайка – процесс получения неразъемного соединения заготовок без их расплавления путем смачивания поверхностей жидким припоем с последующей его кристаллизацией. Расплавленный припой затекает в специально создаваемые зазоры между деталями и диффундирует в металл этих деталей.
Протекает процесс взаимного растворения металла деталей и припоя, в результате чего образуется сплав, более прочный, чем припой. Припой должен хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью, быть дешевым и недефицитным. Припои представляют собой сплавы цветных металлов сложного состава.
По температуре плавления припои подразделяют на особо легкоплавкие (температура плавления ниже 145 0 С), легкоплавкие (145 450 0 С), среднеплавкие (450 1100 0 С) и тугоплавкие (выше 1050 0 С). К особо легкоплавким и легкоплавким припоям относятся оловянно-свинцовые, на основе висмута, индия, олова, цинка, свинца.
К среднеплавким и тугоплавким относятся припои медные, медно-цинковые, медно-никелевые, с благородными металлами (серебром, золотом, платиной). Припои изготавливают в виде прутков, листов, проволок, полос, спиралей, дисков, колец, зерен, которые укладывают в место соединения.
При пайке применяются флюсы для защиты места спая от окисления при нагреве сборочной единицы, обеспечения лучшей смачиваемости места спая расплавленным металлом и растворения металлических окислов. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя.
Флюсы могут быть твердые, пастообразные и жидкие. Для пайки наиболее применимы флюсы: бура, плавиковый шпат, борная кислота, канифоль, хлористый цинк, фтористый калий. В зависимости от способа нагрева различают пайку газовую, погружением (в металлическую или соляную ванну), электрическую (дуговая, индукционная, контактная), ультразвуковую.
Слайд 3
Дуговая сварка
Сварка неплавящимся (графитовым или вольфрамовым) электродом 1 дугой прямого действия 2 (рис. 1, а), при которой соединение выполняется путем расплавления только основного металла 3 , либо с применением присадочного металла 4; Сварка плавящимся электродом (металлическим)
1 дугой прямого действия с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом (рис. 1, б); Сварка косвенной дугой 5 , горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами, при этом основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги (рис. 1, в); Сварка трехфазной дугой, при которой дуга горит между каждым электродом и основным металлом (рис. 1, г).
Слайд 4
Схема процесса ручной дуговой сварки металлическим покрытым электродом Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые подают вручную в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом дуга 8 горит между стержнем 7 электрода и основным металлом 1 .
Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну 9 . Вместе со стержнем плавится покрытие электрода 6, образуя защитную газовую атмосферу 5 вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну 4 на поверхности расплавленного металла.
По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и формируется сварной шов 3 . Жидкий шлак образует твердую шлаковую корку 2 . Ручная сварка позволяет выполнять швы в любых пространственных положениях: нижнем, вертикальном, горизонтальном, вертикальном, потолочном.
Ручная сварка удобна при выполнении коротких криволинейных швов в любых пространственных положениях, при выполнении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Оборудование для ручной сварки: источник питания дуги, электрододержатель, гибкие провода, защитная маска или щиток.
Слайд 9
Сварку в инертных газах можно выполнять неплавящимся и плавящимся электродами. В качестве неплавящегося электрода применяется пруток вольфрама, а в качестве плавящегося – проволока из основного металла или близкого ему по химическому составу. Область применения аргонодуговой сварки охватывает широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов).
Аргонодуговую сварку применяют для легированных и высоколегированных сталей, цветных (алюминия, магния, меди) и тугоплавких (титана, ниобия, ванадия, циркония) металлов и их сплавов. Сварка в углекислом газе выполняется только плавящимся электродом.
Защита сварочной ванны осуществляется углекислым газом. Углекислый газ химически активен по отношению к жидкому металлу. При нагреве он диссоциирует на оксид углерода и кислород, который окисляет железо и легирующие элементы. Окисляющее действие кислорода нейтрализуется введением в проволоку дополнительного количества раскислителей.
Для сварки углеродистых и низколегированных сталей применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца. Хорошее качество сварного шва получается при использовании специальной порошковой проволоки. Обычно свариваются конструкции из углеродистых и низколегированных сталей (газо- и нефтепроводы, корпуса судов и т.п.).
При сварке меди, алюминия, титана и редких металлов невозможно связать свободный кислород введением раскислителей. Преимуществами данного способа являются низкая стоимость углекислого газа и высокая производительность. Основной недостаток – разбрызгивание металла (на зачистку расходуется 30 40% времени сварки).
