Справочники. Словари. Энциклопедии

 Энциклопедический словарь юного техника

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. Q6. 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 (см. Водоснабжение, водопровод) 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 (см. Электрический ток). 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 в мире применили «дугу Петрова» для сварки металлов.

Интенсивная разработка новых способов сварки и их внедрение в промышленность начались позднее — в середине XX в. 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).

При сварке давлением металлы совместно сжимаются и деформируются. Приложенное усилие (ковка, давление, удар) вызывает течение металла вдоль поверхности раздела и его перемешивание, разрушает поверхностные слои металла, выводит на поверхность свежие (не бывшие в соприкосновении с атмосферой) слои металла, сближает соединяемые поверхности и способствует соприкосновению их атомов. Сопутствующий нагрев ослабляет связи между атомами, делает их более подвижными, снижает твердость металла и повышает его пластичность — способность к пластическим деформациям.

При сварке плавлением металл в зоне сварки расплавляется и переходит в жидкое состояние, соединение возникает за счет самопроизвольного слияния и взаиморастворения металла соединяемых частей.

Пайка — процесс, родственный сварке плавлением. Между соединяемыми частями изделия вводится расплавляемый промежуточный металл-припой, который плавится при более низкой температуре, чем соединяемые металлы. Припой в жидком виде заполняет зазор между поверхностями соединяемых деталей под действием капиллярных сил, а застывая, кристаллизуется, образуя прочные связи.

Среди способов сварки давлением следует отметить наиболее широко применяемые: контактную, холодную, ультразвуковую, трением, взрывом, диффузионную. Сварка плавлением включает газовую, дуговую, электрошлаковую, электроннолучевую, лазерную, плазменную.

Для соединения металлов используется энергия взрыва, трения, электрической дуги, электронного пучка и др. Изучением этих явлений и применением их в сварке а также разработкой сварочного оборудования занимаются ученые и инженеры-сварщики.

Научные исследования, проводимые в области сварки, направлены на замену ручного труда машинами и автоматами, позволяющими облегчить труд сварщиков и значительно повысить производительность труда.

Так, для сварки стыка труб большого диаметра при прокладке магистральных газо- и нефтепроводов сварщики, работая вручную, затрачивают 8—10 ч. Созданная учеными специальная сварочная машина выполняет эту работу в течение 2,5 мин. Для работы на сборочных конвейерах, а также в местах, недоступных непосредственно человеку, используются сварочные роботы. Имеются все основания предполагать, что в течение ближайшего десятилетия численность таких роботов на производстве будет измеряться десятками тысяч.

Роль сварки в народном хозяйстве нашей страны очень велика. Сварка широко применяется в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, во всех производствах, занятых обработкой металла.