Кто придумал полуавтоматическую сварку

Обновлено: 18.05.2024

В самом начале 19 века, а конкретно в 1802 году, Василий Владимирович Петров (1761 – 1834 гг.), будучи профессором физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии, открыл и описал явление электрической дуги, а также впоследствии предложил ее возможное практическое применение, включая электросварку и электропайку металлов.

В 1882 году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос (1842 – 1905 гг.) открыл способ дуговой сварки с использованием угольного электрода. Дуга Бенардоса горела промеж угольного электрода и свариваемым металлом. В качестве присадочного прутка для образования шва применялась стальная проволока, а источником электрической энергии были аккумуляторные батареи. В последующие годы Н.Н. Бенардосом были разработаны и другие виды сварки: сварка дугой, горящей между двумя или несколькими электродами; сварка в атмосфере защитного газа; контактная точечная электросварка с помощью клещей. Им же были созданы и запатентованы ряд конструкций сварочного оборудования.

В 1888 году Николай Гаврилович Славянов (1854 – 1897 гг.) впервые в мире на практике применил наиболее распространенный в настоящее время метод дуговой сварки – метод сварки плавящимся металлическим электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины. Н.Г. Славянов не только изобрел дуговую сварку металлическим электродом, описал ее в своих статьях, книгах и запатентовал в различных странах мира, но и сам широко внедрял ее в практику. С помощью обученного им коллектива сварщиков Н.Г. Славянов дуговой сваркой исправлял брак литья и восстанавливал детали паровых машин и различного крупного оборудования. Н.Г. Славянов создал первый сварочный генератор и автоматический регулятор длины сварочной дуги, разработал флюсы для повышения качества наплавленного металла при сварке, организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897 г.

Н.Н.Бенардос и Н.Г.Славянов заложили основы автоматизации сварочного производства. К сожалению, в условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Лишь после Великой Октябрьской социалистической революции сварочные технологии получают распространение в нашей стране. Уже в начале 20-х гг. под руководством профессора В.П.Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой сваркой, а также изготовление сварных котлов, а несколько позже – сварку судов и ответственных конструкций.

Применение сварки в промышленных объемах требовало создание и скорейшего внедрения в массовое производство надежных источников питания, гарантирующих стабильное горение дуги. В 1924 году на Ленинградском заводе «Электрик» запустили производство сварочного генератора СМ-1 и сварочного трансформатора с нормальным магнитным рассеянием СТ-2. В том же году советский ученый Василий Петрович Никитин (1893 – 1956 гг.) разработал принципиально новую схему сварочного трансформатора типа СТН, выпуск которых был начат заводом «Электрик» в 1927 году.

В 1928 году русский изобретатель и учёный Дмитрий Антонович Дульчевский (1879 – 1961 гг.) разработал технологию автоматической сварки под флюсом.

В 1932 году русский ученый Константин Константинович Хренов (1894 – 1984 гг.) впервые в мире создал технологию электродуговой сварки и резки под водой.

Новая фаза развития сварки приходится на конец 1930-х годов. В это время коллектив института электросварки АН УССР под руководством академика Евгения Оскаровича Патона (1870 – 1953 гг.) изобрел промышленный способ автоматической сварки под флюсом. С 1940 года началось внедрение данного метода сварки в производства, что сыграло огромную роль в годы войны при производстве военной техники (электросварные башни танков) и снарядов. В дальнейшем был разработан способ полуавтоматической сварки под флюсом.

Конец 1940-х годов ознаменовался началом промышленного применения технологии сварки в защитном газе. В 1952 году коллективы Центрального научно-исследовательского института технологий машиностроения и Института электросварки имени Е.О. Патона разработали и внедрили в производство способ полуавтоматической сварки в углекислом газе.

Сваривать металлы практический любой толщины стало возможным после разработки в 1949 году сотрудниками Института электросварки им. Е.О. Патона технологии электрошлаковой сварки.

В дальнейшем в нашей стране стали применяться следующие способы сварки: сварка ультразвуком, диффузионная сварка, электронно-лучевая, холодная сварка, плазменная, сварка трением и др.

Развитие сварки и ее значение

Сварка металлов является одним из выдающихся русских изобретений и впервые была освоена в России.
В 1802 г. русский академик Василий Владимирович Петров обратил внимание на то, что при пропускании электрического тока через два стержня из угля или металла между их концами возникает ослепительно горящая дуга (электрический разряд), имеющая очень высокую температуру. Он изучил и описал это явление, а также указал на возможность использования тепла электрической Дуги для расплавления металлов и тем заложил основы дуговой сварки металлов.

Результаты опытов В. В. Петрова тогда не были известны за границей, а в России не использовались. Только спустя 80 лет русские инженеры - Николай Николаевич Бенардос и Николай Гаврилович Славянов применили открытие В. В. Петрова на практике и разработали различные промышленные способы сварки металлов электрической «дугой Петрова».

Н.Н.Бенардос

Н.Г.Славянов

Н.Н. Бенардос в 1882 г. изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. В последующие годы им были разработаны способы сварки дугой, горящей между двумя или несколькими электродами; сварки в атмосфере защитного газа; контактной точечной электросварки с помощью клещей; создан ряд конструкций сварочных автоматов. Н.Н. Бенардосом запатентовано в России и за границей большое количество различных изобретений в области сварочного оборудования и процессов сварки.

Автором метода дуговой сварки плавящимся металлическим электродом, наиболее распространенного в настоящее время, является Н.Г. Славянов, разработавший его в 1888 г.

Н.Г. Славянов не только изобрел дуговую сварку металлическим электродом, описал ее в своих статьях, книгах и запатентовал в различных странах мира, но и сам широко внедрял ее в практику. С помощью обученного им коллектива рабочих-сварщиков Н.Г. Славянов дуговой сваркой исправлял брак литья и восстанавливал детали паровых машин и различного крупного оборудования. Н.Г. Славянов создал первый сварочный генератор и автоматический регулятор длины сварочной дуги, разработал флюсы для повышения качества наплавленного металла при сварке. Созданные Н.Н. Бенардосом и Н.Г. Славяновым способы сварки явились основой современных методов электрической сварки металлов.

В настоящее время создано большое количество типов сварочного оборудования, марок электродов, разработаны новые прогрессивные сварочные процессы, в том числе высокомеханизированные и автоматизированные, освоена техника сварки многих металлов и сплавов, глубоко и всесторонне разработана теория сварочных процессов.

Сейчас сварка является основным способом соединения деталей при изготовлении металлоконструкций. Широко применяется сварка в комплексе с литьем, штамповкой и специальным прокатом отдельных элементов заготовок изделий, почти полностью вытеснив сложные и дорогие цельнолитые и цельноштампованные заготовки.

Сварка обеспечивает ряд преимуществ, основные из которых приводятся ниже:
1. Экономия металла вследствие наиболее полного использования рабочих сечений элементов сварных конструкций, придания им наиболее целесообразной формы в соответствии с действующими нагрузками и уменьшения веса соединительных элементов. В сварных конструкциях вес металла сварных швов обычно составляет от 1 до 2%, в то время как в клепаных вес заклепок и косынокне менее 4% от веса изделия. Сварка дает до 25% экономии металла по сравнению с клепкой, а по сравнению с литьем в отдельных случаях - до 50%
Использование сварки на строительстве зданий позволяет уменьшить вес стальных конструкций на 15%, облегчает изготовление и увеличивает жесткость всей конструкции.
Сокращение сроков работ и уменьшение стоимости изготовления конструкций за счет снижения расхода металла и уменьшения трудоемкости работ.
2. Возможность изготовления сварных изделий сложной формы из штампованных элементов взамен ковки или литья. Такие конструкции называются штампосварными и широко применяются в автомобилестроении, самолетостроении, вагоностроении. С помощью сварки можно изготовлять детали из металла, прошедшего различную предварительную обработку, например сваривать прокатанные профили со штампованными, литыми или коваными заготовками. Можно сваривать и разнородные металлы: нержавеющие стали с углеродистыми, медь со сталью и др.
3. Возможность широкого использования сварки и резки при ремонте, где эти способы обработки металла позволяют быстро и с наименьшими затратами восстанавливать изношенное или вышедшее из строя оборудование и разрушенные сооружения.
4. Удешевление технологического оборудования, так как отпадает необходимость в использовании дорогих сверлильных, дыропробивных станков и клепальных машин.
5. Герметичность получаемых сварных соединений.
6. Уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих.
Сваркой можно получить сварное соединение прочностью выше основного металла. Поэтому сварку широко применяют при изготовлении весьма ответственных конструкций, работающих при высоких давлениях и температурах, а также при динамических (ударных) нагрузках - паровых котлов высокого давления, мостов, самолетов, гидросооружений, арматуры железобетонных конструкций и др.

Кто и в каком году придумал сварочный аппарат – история изобретения

История сварки уходит своими корнями в давние времена. Первые приборы для этого начали создавать еще несколько веков назад. При этом мало кому могло прийти в голову, что за истекший период технологии позволят достичь таких высот. Далеко не каждый человек знает, кто конкретно изобрел сварку. Этот процесс связывают с именем исследователя Бенардоса. Именно он создал метод дуговой сварки.

Когда в России появился сварочный аппарат

Первый сварочный аппарат был изготовлен в 1881-1882 годах. В этот период ученые проводили много исследований, которые легли в основу первого сварочного оборудования. Изначально над разработкой трудился инженер Бенардос.

Однако впоследствии этим вопросом занялся исследователь Славянов. В 1882 году он сумел разработать первый сварочный прибор и электроды. Ученый получил на свое изобретение патент, и после этого технологию начали применять в других странах.

Инженер выполнял следующие процессы:

занимался восстановлением фрагментов паровых турбин;
убирал брак, который появлялся при литье деталей;
заваривал детали, которые подверглись износу.

В СССР совершенствованием нового сварочного оборудования занимался инженер Евгений Оскарович Патон. Он придумал автоматические способы сварки под флюсом. Также ученый создал в Киеве Институт электросварки, который в 1953 году получил его имя.

Кто изобрел сварку

Сварку придумали в 1882 году. Это сделал Николай Николаевич Бенардос. Именно он считается автором дуговой сварки, в основе которой лежит применение угольного электрода. Дуга Бенардоса горела между угольным электродом и металлом, который сваривается. В роли присадочного прутка использовалась стальная проволока. При этом в качестве источника электроэнергии применялись аккумуляторы.

Впоследствии Бенардос придумал и другие методы сварки:

дугой, которая горит между двумя электродами;
в среде защитного газа;
с применением клещей.

Роль открытия электрической дуги

В начале девятнадцатого века профессор физики Петров открыл и описал электрическую дугу. Это позволило внести значительный вклад в последующее развитие науки и техники. Впоследствии открытие Петрова нашло практическое применение, включая электродуговую сварку и электрическую пайку металлов.

Как сварочное дело развивается сегодня

Сегодня традиционный сварочный аппарат сменили лазерные методы, которым предрекают большое будущее. Вместо сварщиков работы будут выполнять роботы. К тому же придуман прибор, который обеспечивает автоматическую подачу присадочного материала в область шва. Устройство позволяет точно регулировать луч, который плавит металл.

Еще одним направлением развития способов соединения металлов с помощью высоких температур считается применение оптико-волоконных материалов. Это дает возможность увеличить КПД силового оборудования – в частности, генераторов и преобразователей. Понемногу удастся наращивать мощность выходного тока. Сегодня максимальный параметр составляет 6 киловатт, но постепенно его планируется увеличить до 25 и даже больше.

Понемногу лазерная технология сможет вытеснить газовую сварку. Будут созданы гибкие модули, применять которые удастся при любой погоде. Также будет уменьшаться трудоемкость технологических процессов, и создаваться новые способы контроля качества.

Технология сварки была придумана достаточно давно и за время своего существования претерпела много изменений. Сегодня на смену традиционным методам все чаще приходят лазерные технологии, которые позволяют получать максимально качественные результаты.

Полуавтоматическая сварка

Производство качественных металлических конструкций всегда сопряжено применением сварочных технологий. Они создают разнообразные сооружения, приборы, важное оборудование и другие элементы с особым значением. Но вот сварка полуавтоматом считается одним из популярных методов сваривания, который применяется в разных областях промышленности.

Его используют для сваривания изделий из черных и цветных металлов с разной толщиной. А применение специальных технологий позволяет улучшить качество и прочность сварного шва. Но все же чтобы проведение процесса было правильным стоит рассмотреть основные особенности и нюансы этого метода сваривания.

Что такое полуавтоматическая сварка

Полуавтоматическая сварка относится к подвиду дугового сварочного процесса, во время которого присадка подается в сварочную зону механизированным способом. А вот перемещение горелки производится вручную оператором, при этом применяется защита сварочной ванны газовой смесью.

В соответствии с газом технология сварки полуавтоматом разделяется на основные виды, которые часто используется в производстве: MIG (Metal Inert Gas) - инертный газ и MAG (Metal Active Gas) - активный газ. В редких случаях применяется сваривание с использованием флюсовой проволоки без защитного газа.

Устройство полуавтомата

Полуавтоматическая дуговая сварка осуществляет качественное сваривание изделий из черного и цветного металла. Она подходит даже для ржавого и оцинкованного металла. А вот при сваривании компонентов из сложно свариваемых материалов рекомендуется использовать медную и алюминиевую проволоку. Применение данных элементов обеспечивает образование прочного и крепкого шва.

Для сварки требуется полуавтоматическое сварное оборудование. И перед тем как приступать к процессу стоит рассмотреть важные особенности устройства аппарата.

Чтобы понять, какой нужен сварочный полуавтомат, необходимо изучить его устройство. Конструкция прибора включает следующие компоненты:

основной блок. Это важный элемент устройства оборудования, он отвечает за подачу питания к электродной проволоке;
сварочный рукав или шланг;
горелку, внутри которой имеется проволока;
наконечник токопроводящего вида;
систему для подачи защитного газа.

Для проведения работ используется механический агрегат, в устройстве которого предусмотрена катушка с проволокой, именно она выполняет функции плавящегося электрода. Дополнительно предусмотрен механизм, который осуществляет автоматическую подачу катушки. Силу тока и скоростные показатели для подачи электрода сварщик подбирает на оборудовании самостоятельно, данные параметры зависят от вида сплавляемого металла, от скорости передвижения горелки.

Имеется много видов аппаратов, которые используются для сварочного процесса. Для их упорядочивания применяются различные классификации. В зависимости от способа защиты материала при сварочных работах выделяют следующие типы:

сварка металла полуавтоматом под слоем флюсов. Флюс является порошкообразным составом, который присутствует в сердцевине рабочей проволоки. По химическим качествам он похода на обмазывающий состав для электрода;
сварка на полуавтомате с использованием инертных и активных газовых смесей.

В зависимости от способа подачи электродной проволоки сварочное оборудование разделяют на:

Стационарное. Приборы зафиксированы на подставке или специальной консоли.
Переносное. Оборудование имеет вид переносимой тумбы.
Передвижное. Это специальная тележка, которая предназначена для перемещения в пределах помещения.

Как работает полуавтомат

Чтобы понять, как работает полуавтоматическая сварка стоит рассмотреть принцип работы оборудования. Во время обработки на область свариваемого участка непрерывно подается электродная проволока. По этой причине сварщик не должен постоянно устанавливать новые электроды.

Во время сварки производится нагревание и деформирование свариваемых изделий. Между металлическим элементом и электродом, который находится под напряжением, в газовой смеси образуется электрический разряд. Качественные характеристики соединения повышаются благодаря применению инертного газа, именно он предотвращает появление окислов.

Стоит отметить! Технология полуавтоматической сварки получила это название, потому что подача проволоки производится автоматически, а контроль подачи и сварочный процесс производится сварщиком вручную.

Среди основных особенностей работы полуавтомата можно выделить:

У полуавтоматического оборудования предусмотрено два полюса - с положительным и отрицательным зарядом. Полярность подключения подбирается в соответствии с металлом, который сваривается. Один зажим прикрепляется к свариваемому изделию, другой подается к скользящему контакту горелки.
Параметры силы тока выбирается согласно характеристикам материала, который применяется для сваривания.
Для подбора оптимальных показателей силы тока сварщики применяют специальные таблицы, следуют рекомендациям изготовителя сварочного оборудования.
Скоростные показатели подачи задаются с помощью коробки передач или шестерни.
Газовое полуавтоматическое оборудование предназначено для работы с инертным или углекислым газом. Для проведения сварочных работ подается сварочная проволока для полуавтоматического прибора, которая имеет в составе магний и кремний. Постепенно происходит ее расплавление и последующая подача на свариваемую область.
Вместе с проволокой подается газ, который обеспечивает защиту металлическому изделию и электроду от отрицательного влияния кислорода.
При применении аппаратуры для флюсовой проволоки газ не требуется. При проведении сварки полуавтоматом без газа происходит сгорание флюса и образование газа, именно он нейтрализует отрицательное воздействие воздуха.

Технология сваривания в среде защитного газа

Существуют разные способы сварки полуавтоматом, но метод с использованием газа считается самым востребованным. Для работ могут использоваться разные газовые смеси, но чаще применяют аргон, углекислоту, гелий. Углекислота и гелий обладают небольшим расходом, они считаются недорогими. По этой причине данные газовые смеси применяются достаточно часто.

Важно! Главное предназначение газа состоит в защите свариваемого участка от окисления, которое может происходить при взаимодействии с кислородом. Именно это отражается на прочности и качестве шва.

При применении углекислоты области, которые будут свариваться, предварительно зачищаются от ржавчины, загрязнений, краски. Для этого используется щетка по металлу и наждачная бумага.

Выделяют следующие виды полуавтоматической сварки, во время которых применяются газовые смеси:

без отрыва от тела металл. Сваривание шва происходит непрерывно, слой наносится от начала до намеченного конца;
точечное сваривание. Соединение изделий производится при помощи сварочных точек, через заданные промежутки, по всей длине свариваемой области;
сварка с использованием короткого замыкания. Данный тип сваривания обычно производится в автоматическом режиме, его используют для соединения тонких металлических листов. Во время него используются электрические импульсы, которые генерируют оборудование. Замыкание расплавляет металл и соединяет изделия друг с другом.

Полуавтоматическое сваривание с применением углекислого газа часто осуществляется в режиме переменного тока. Перед тем как начинать процесс требуется настроить полуавтомат для последующего сваривания изделий. Регулирование параметров осуществляется в соответствии с типом металла.

После подготовки и настройки аппарата можно приступать к работам. Как варить сваркой полуавтомат:

Для начала откручивается вентиль подачи газа, а уже потом поджигается дуга.
Проволокой нужно коснуться металлического изделия и запустить процесс. Проволока будет подаваться автоматически при каждом нажатии на кнопку «Пуск».
При проведении сварочного процесса проволока удерживается в перпендикулярном отношении к заготовке, но при этом не нужно перекрывать обзор к заливаемой ванночке-соединения.
Между изделиями, которые свариваются, требуется выдерживать нужный зазор.
Если показатель толщины изделия составляет не больше 1 см, то зазор должен быть не больше 1 мм. Если же обрабатываемые изделия толще 1 см, то зазор берется 10 % от их толщины.
Удобно сваривать изделия в положении лежа или на железной подкладке, которая размещается снизу вплотную к основному металлу.

Особенности сваривания алюминия

Обязательно нужно знать, как нужно правильно сваривать этот металл полуавтоматом. Стоит учитывать, что алюминий обладает характерными особенностями, поэтому при проведении его сваривания стоит соблюдать некоторые нюансы. На поверхности этого металла имеется тонкий слой из амальгамы. Ее температура расплавления составляет больше 2 тысяч градусов Цельсия, а вот основное тело расплавляется уже при температуре 6500 °С. По этой причине во время сварки применяется инертный газ - аргон.

При работе с алюминием обязательно должна применяться специальная подложка - она предотвратит растекание металла. При сварке используется сварочный ток для полуавтомата, который имеет обратную полярность. На изделие прикрепляется катода, а вот горелка выполняет функции анода. Этот прием улучшает качество плавления, способствует быстрому разрушению амальгамы.

Сварка без инертного газа

Полуавтоматическая сварка без газа обладает отличительными особенностями. Процесс можно проводиться с использованием газа или выполняться без газа с применением обычной проволоки. Востребованным методом соединения изделий является соединение с покрытием из флюса. Но часто он применяется в промышленности, потому что флюс является дорогостоящим материалом.

При проведении сварки без газа применяется высокая температура. Она расплавляет порошок, что приводит к появлению облака из газа, оно предотвращает окисление сварочной ванны. А кран на баллоне с инертным газом в это время перекрыт. Главное преимущество порошковой проволоки состоит в том, что она позволяет провести сварку даже при сильном ветре. А в случае с подачей газа сильный ветер может стать главным препятствием.

Стоит отметить! Порошковая проволока имеет некоторые ограничения по применению. Она не подходит для работы с тонким листовым металлом и среднеуглеродистой сталью. В этих случаях наблюдается высокая вероятность появления больших горячих трещин.

Особенности механизма подачи проволоки

Чтобы понять, как пользоваться сварочным полуавтоматом стоит внимательно рассмотреть его устройство. Но все же особое внимание обращается на свойства механизма подачи проволоки. Его устройство может быть нескольких типов:

толкающее;
тянущее;
комбинированное.

Подбор вида зависит от показателей длины рукава, который соединяет корпус полуавтоматического аппарата и горелку. При показателе длины рукава до 3 метров используется механизм с толкающим устройством. При превышении 3 метров стоит применять привод тянущего или комбинированного типа.

Толкающий привод находится внутри корпусной части оборудования. Привод с тянущим устройством располагается в ручке горелки. Устройство механизма проволоки в полуавтоматическом оборудовании достаточно простое. Главными элементами являются ролики. Один из них является ведущим, а другой прижимным.

Основные дефекты шва

Обязательно нужно знать, как правильно пользоваться сваркой и полуавтоматом, это поможет в дальнейшем избежать неприятных проблем и ухудшения качества сварного соединения. Если технология будет проводиться неправильно с нарушением ряда правил, то в этом случае не избежать появления трещин, пор в металле шва, прожогов, наплывов. Также может отмечаться неравномерность соединения по длине и ширине.

Качество сварки полуавтоматом зависит от следующих факторов:

диаметр проволоки. С меньшим ширина соединения будет недостаточной, а с большим - увеличится, это отразится на глубине провара;
сила тока. Отражается также на глубине провара: чем больше показатель силы тока, тем глубже соединение. Это в итоге моет привести к появлению прожогов, особенно если будет свариваться металл с тонкими стенками;
напряжение дуги приводит к увеличению ширины соединения;
скорость сварки. При большом показателе скорости уменьшается глубина проваривания, соединение становится узким. При недостаточной скорости проявляются прожоги, структура шва становится неравномерной. Иногда это приводит к короблению изделия.

В любом случае чтобы правильно провести полуавтоматическую сварную технологию необходимо знать ее главные особенности и нюансы, а от сварщика требуется опыт и навыки. Не стоит браться за работу, если вы ни разу не сталкивались с этим способом сварки. Кроме этого необходимо знать, что нужно для сварки полуавтоматом, а именно какое оборудование и материалы требуются для проведения процесса. Все тонкости и характеристики помогут провести все правильно и без ошибок.

Интересное видео

Читайте также: