СВАРОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

Ежедневно мы пользуемся огромным количеством вещей и уже практически перестали их замечать. Но оказывается в производстве незначительных на первый взгляд вещей кроется масса интересного и познавательного. Развлекательная программа «Конвейер МК» раскроет секреты изготовления самых простых на первый взгляд вещей. Сегодня в программе: СВАРОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ.

Способ получения неразъемных соединений различных металлических деталей путем сварки и пайки был известен еще в глубокой древности. Так, в египетских пирамидах при археологических раскопках нашли золотые изделия, которые имели паянные оловом соединения, а при раскопках итальянского города Помпеи обнаружили свинцовые водопроводные трубы с продольным паяным швом. Широко применялась в прошлом и кузнечная сварка. При этом способе сварки соединяемые металлы нагреваются до состояния пластичности, а затем проковываются в местах соединения.

Ранее сварка представляла собой технологический процесс самого разнообразного применения, но, за небольшим исключением, не использовалась для создания сложных конструкций. Чаще ее использовали для изготовления свинцовых труб или свинцовых кровельных листов. Подогрев осуществлялся с помощью древесного угля, а сварку выполняли последовательными ударами молота. Широко распространена была ремонтная сварка, например, ремонт каретных осей, разрушающихся от усталости.

Уровень технологии сварки в средние века можно увидеть на примере огромной пушки Дол Грайэт, 1382 года выпуска. Эта пушка представляла собой кованную трубу, усиленную наружными обручами, которые присоединялись к трубе кузнечной сваркой. Общая масса изделия более 16 тонн. Такой способ изготовления пушек был широко распространен во всем мире. Самые большие пушки этого типа были изготовлены в Индии в XVI и XVII веках. Они достигали 9 м в длину и весили до 50 тонн.

В большинстве древних строений в качестве несущих элементов, нагруженных сжатием, применялись камень и нормированный бетон, а также древесина для балок и перекладин. В некоторых случаях требовались узлы, работающие на растяжение, и тогда использовали железные анкера, изготовленные кузнечной сваркой или ковкой. Одним из примеров тому является купол Храма Рокк в Иерусалиме (VIII в.). В нем горизонтальная растягивающая нагрузка восьмигранного свода приложена к восьмигранному стальному крепежному кольцу. И это не украшение, а составной компонент конструкции. В итальянской Венеции аркады Дворца Дожей также поддерживаются стальными брусьями. И здесь горизонтальная нагрузка сводов требовала сварного крепления.

Вообще, готическая архитектура и архитектура эпохи Возрождения часто требовала стальных сварных соединений несущих конструкций, как на начальной стадии строительства, так и при последующем ремонте. Это было первое широко распространенное применение сварки в элементах сооружений.

С наступлением индустриализации, вследствие развития науки и техники, многие изготавливаемые ранее из дерева и камня элементы сооружений были заменены металлическими. Преобладающим металлом было и остается железо или его сплавы, называемые сталями.

Можно с уверенностью утверждать, что и в дальнейшем сварка будет оставаться одним из ведущих технологических процессов в промышленном производстве и в строительстве. До 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкций и сооружений. Сварке подвергаются практически любые металлы и неметаллы в любых условиях — на земле, в морских глубинах и в космосе. Толщина листов свариваемых деталей колеблется от единиц микрон до десятков и сотен сантиметров, масса сварных конструкций — от долей грамма до сотен и тысяч тонн. Зачастую сварка является единственно возможным или наиболее эффективным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения заготовок, максимально приближенных к оптимальной форме готовой детали или конструкции.

Большинство современных сварочных процессов были разработаны в первой половине ХХ-го века, хотя начало свое они берут в веке XIX. Так, в 1802 году впервые в мире профессор Санкт-Петербургской медико-хирургической академии Василий Владимирович Петров (1761 — 1834) открыл и наблюдал дуговой разряд от построенного им сверхмощного «Вольтового столба». Этот столб состоял из 2100 пар разнородных кружков (из меди и цинка), которые были проложены бумажными кружками, смоченными водным раствором нашатыря. Тогда это был наиболее мощный источник электрического тока. Проделав большое количество опытов, профессор Петров показал возможность использования электрической дуги для освещения и плавления металлов. Он первым предложил применить электрическую дугу в качестве источника теплоты для мгновенного расплавления металлов.

Изначально в дуговой сварке не использовали расходных сварочных материалов, и основным видом электросварки была сварка дугой с использованием неплавящегося угольного электрода. Впервые она была применена в 1881 году Августом де Меританом. Спустя короткое время, в 1888 году, Н. Г. Славянов заменил уголь на голый металлический электрод (пруток), обычно изготавливавшийся из холоднокатаной стали (например, телеграфной проволоки, проволоки для изгороди и т. д.). Тем самым было положено начало дуговой сварке плавящимся электродом. Дугу от такого электрода было очень трудно зажигать и поддерживать, так как она горела на открытом воздухе, и поэтому наплавленный металл был сильно загрязнен и вспенен кислородом и азотом. Процесс сварки был не слишком благоприятен для пользователя и сопровождался образованием неровных поверхностей плавления, пористости и довольно обильным крупнокапельным переносом металла.

Первые флюсы, наносимые непосредственно на поверхность электродов, были аналогичны флюсам кузнечной сварки (песок, борат, пепел и т. п.). Учитывая то, что с помощью дуговой и кузнечной сварки решаются совершенно разные технические задачи, данный подход не был эффективным. Основной прогресс был достигнут (приблизительно в 1902 году), когда Кельберг изготовил флюс для голых электродов. Стержни опускали в пасту, состоящую из порошкообразных карбонатов и окисей металлов, смешанных с водой. Покрытие высушивали при обычной температуре (от 20 до 30 °С), и электрод был готов к применению. Хотя по современным стандартам такое флюсование электрода считается сырым, с тонкой, низкокачественной обмазкой, оно давало некоторую газовую защиту при сварке и в какой-то степени обеспечивало стабилизацию дуги.

Видео: