является одним из ведущих технологических процессов как в области машиностроения, так и в строительной индустрии.
Николай Николаевич Бенардос — один из крупнейших русских изобретателей второй половины XIX в., создатель электрической дуговой сварки. В 1890 г. Н. Н. Бенардос издал каталог своих изобретений (всего более 120); транспорт, двигатели разных типов, военное дело, электротехника, электросварка, бытовая техника, станки и механизмы — вот направления техники, в которых он работал. Самым крупным изобретением, принесшим Н. Н. Бенардосу мировую известность, было открытие в 1882 г. дуговой электросварки металлов, которую он назвал «электрогефест», по имени древнегреческого бога огня и кузнечного искусства Гефеста. Суть открытия заключалась в применении электрической дуги, возникающей между электродом из угля и обрабатываемым изделием, для соединения и разъединения металлов. «Электрогефест» был сразу подхвачен на заводах всего мира. В России большинстве новинок Бенардоса не находило применения, Многие его изобретения прошли ни кем не замеченными на Родине, но были присвоены и использованы на Западе.
Но он неутомимо продолжал работать. Разрабатывая новые типы аккумуляторов, он отравился свинцом, тяжело заболел. Бенардос умер, так и не дождавшись признания. Только в годы Советской власти дуговая электросварка металлов, изобретенная Бенардосом, получила широкое распространение. Жизнь и труд Н. Н. Бенардоса — пример бескорыстного служения науке и технике.
Красавец мост перекинулся через Днепр в Киеве. Во всей этой 1150-метровой громаде нет ни одной заклепки. Он цельносварный. В этом сооружении — творении Е.О. Патона — как бы слились воедино два дела, которым он посвятил жизнь: мостостроение и сварка.
Евгений Оскарович Патон — выдающийся советский инженер и ученый, академик, Герой Социалистического Труда — родился в семье русского консула в Ницце (Франция), окончил политехнический институт в Дрездене (Германия). Но, вернувшись в Петербург известным инженером-строителем, автором проекта Дрезденского вокзала, Патон снова сел на студенческую скамью, спустя год сдал все экзамены и, получив диплом инженера путей сообщения, стал специалистом по сооружению железнодорожных мостов. Он положил начало советской школе мостостроения и за выдающиеся заслуги в этой области был избран действительным членом Академии наук УССР. А на 60-м году жизни... изменил профессию. «Желание послужить делу пятилеток,— говорил он,— после 35 лет работы по мостам толкнуло меня взяться за новое тогда дело в стране — электросварку». Он стал организатором первого в мире Института электросварки в Киеве, в котором разработал новые методы проектирования, расчетов и возведения сварных конструкций. Быстрее, дешевле, надежнее стали строиться каркасы заводских цехов, цистерны и вагоны, паровые котлы и суда, а в годы Великой Отечественной войны — танки. В возрасте 70 лет он изобрел новый способ сварки под слоем флюса. И сегодня тысячи километров газопроводов свариваются знаменитым методом Патона.
Удивительную творческую энергию сохранял ученый всю жизнь. В 80 лет он руководит проектированием и строительством первого в стране цельносварного моста в Киеве, названного его именем.
Сварка представляет собой процесс создания неразъемного соединения металлических деталей, важнейшую операцию сборки деталей в узлы и целые конструкции. Сегодня в промышленности внедрено более 100 способов сварки, появляются новые способы, совершенствуются старые. Но прежде чем сварка заняла свое место в современной технике, она прошла долгий путь.
Способ получения неразъемных соединений деталей путем сварки и пайки стал известен людям в глубокой древности. История не сохранила нам имен первых сварщиков. Об их искусстве мы можем судить лишь по раскопкам археологов и гипотезам ученых. В египетских пирамидах были найдены золотые изделия, которые имели паяные оловом соединения, а при раскопках Помпеи обнаружены свинцовые водопроводные трубы с продольным паяным швом.
Значительного совершенства в древности достигла кузнечная сварка. При кузнечной сварке металл нагревается до состояния пластичности, а затем проковывается в местах соединения. Этим достигается плотное прилегание соединяемых кусков, образуется сварное соединение.
Сварка позволила создать кольчугу — новое средство защиты воина, более совершенное, легкое и удобное, чем латы рыцарей. В кольчуге, состоящей из 10—20 тыс. колец, кольца были сварные.
Но быстрое развитие сварки началось только в конце XIX в. В 1802 г. профессор В.В.Петров открыл явление электрической дуги — один из видов электрического разряда в газовой среде. В.В. Петров рекомендовал применять электрическую дугу как источник тепла для мгновенного расплавления металла. Однако прошло свыше 80 лет, прежде чем явление электрической дуги было практически использовано. Наши соотечественники Н.Н. Бенардос и Н.Г.Славянов первыми применили «дугу Петрова» для сварки. Интенсивная разработка новых способов сварки и их внедрение в промышленность начались позднее - в середине XXв. В это время возникла необходимость соединять элементы конструкций толщиной от нескольких микрометров до нескольких метров из весьма разнообразных материалов. Чтобы получить прочное соединение твердых тел, нужно обеспечить взаимодействие их поверхностных атомов. Для этого последние необходимо сблизить настолько, чтобы между ними могли возникнуть межатомные связи, т.е. на расстояния порядка атомных радиусов.
В жидкостях такое сближение достигается сравнительно легко за счет подвижности частиц, но сблизить настолько твердые тела значительно труднее. Их поверхности даже после самой тщательной обработки имеют неровности — выступы и впадины, размеры которых по сравнению с размерами атома огромны. При соединении поверхностей двух тел их фактическое соприкосновение происходит лишь в отдельных точках. Возможность сцепления атомов соприкасающихся поверхностей металлов затрудняется тем, что в обычных условиях поверхности всегда покрыты пленками оксидов, адсорбированных газов, всевозможных загрязнений. Эти пленки, как броня, защищают поверхности металлов от соприкосновений.
Существующие в настоящее время способы сварки можно подразделить на 2 основные группы. К первой группе относятся способы сварки, при которых металлы свариваются в твердом состоянии при совместной пластической деформации, часто одновременно с дополнительным нагревом (сварка давлением). Ко второй группе относятся способы, при которых металлы в месте соединения расплавляются (сварка плавлением).
Соединяемые сваркой металлы, пластмассы или другие материалы, как известно, состоят из атомов, размещённых в определённом порядке и скрепленных между собой силами межатомного взаимодействия. Поверхности каждой из соединяемых частей имеют свободные атомные связи, способные захватывать атомы или молекулы другой части. Если соединяемые монокристаллы имеют идеально чистую и гладкую поверхность, то, сблизив их на расстояние действующих межатомных сил, казалось бы, можно получить неразъемное соединение.
Однако это приведёт к снижению свободной энергии системы атомов и поэтому потребует затраты дополнительной энергии активации. Энергия активации - энергия, необходимая для возбуждения поверхностных атомов, при котором происходят нарушения исходного энергетического состояния и переход в новое устойчивое энергетическое состояние, т.е. соединение частей.
На практике такого рода соединения для твёрдых металлов без дополнительного воздействия каких-либо источников энергии неосуществимы. Эта объясняется большой твёрдостью большинства металлов, наличием окисной плёнки и загрязнений на соединяемых поверхностях и невозможностью, несмотря на хорошую обработку шлифованием, сближения металлических частей на расстояние действующих межатомных сил. Самопроизвольное соединение и смешивание возможны только для однородных жидкостей, у которых облегчено сближение атомов с образованием новых межатомных связей. Для соединения же металлов требуется приложение энергии. Металлы малой твёрдости (свинец, олово и др.) соединяют сдавливанием сравнительно небольшим усилием. Для более твёрдых металлов, как, например, медь и алюминий, это усилие значительно растёт, и процесс такого соединения становится неэффективным, а иногда невозможным.
Данная конструкция имеет название тройник для водовода, который изготавливается из двух труб Æ219мм и из стали толщиной 14мм.
Используется эта труба для транспортировки энергоносителей, водопроводных и канализационных систем и работает под давлением, т.е. испытывает статические нагрузки. Два патрубка свариваются угловым соединением и длинными многослойными кольцевыми швами.
Угловые сварные соединения. Сварное соединение двух элементов, расположенных под прямым углом и сваренных в месте примыкания их краёв, называется угловым.
Угловые сварные соединения, условно обозначаемые в ГОСТ 5264-80 У1,У2,У4 и т.д., встречаются в стальных колоннах, балках, фермах и резервуарах. Они особенно распространены в машиностроительных конструкциях, баках, котлах и трубопроводах.