Отец русской сварки: История электросварки
Электросварка сейчас основа любого строительства, помощник в автоделе и даже источник вдохновения для творческих людей.
Профессия сварщика становится одной из самой лидирующей на рынке труда.
А ведь история сварки начиналась чуть больше века назад.
Отец и сын Патоны…
Нужно ли говорить, что увековечивания В КОСМОСЕ — заслуживают далеко не все, даже — выдающиеся и талантливые люди. С глубокой древности — люди посвящали небо своим богам. Когда были "исчерпаны" созвездия, — именами богов названы планеты. Затем — яркие астероиды. Когда научно-технический прогресс и инструментальная база астрономов-наблюдателей стала совершенна, — астероиды начали открывать десятками. Но традиция увековечивания — сохранилась! Просто, — место языческих богов из древних мифов, — заняли "боги" Земные, — великие таланты человечества!
Для «гуманитария» — фамилия Патон в общем-то, — мало чего значит… Разве что, — бывающие в Киеве, вспомнят красавец-мост через Днепр, носящий это имя – мост Патона… Еще меньше людей знает про то, что этот мост является уникальным и первым в мире цельносварным — и назван в честь своего создателя… И уж совсем немного людей, которые знают, что этот уникальный мост – лишь малая толика…, мизер… — в жизни, труде и творческих свершениях своего СОЗДАТЕЛЯ…
«АСТЕРОИД 2727»
22 сентября 1979г. в Крымской астрофизической обсерватории астроном Николай Черных открывает астероид, получивший международное обозначение 1979SO9.
Впоследствии, по традиции, — этот астероид получил «имя собственное» — (2727) Патон (Paton)…
«Отец русской сварки»
Евгений Оскарович Патон Родился 4 марта 1870 года в Ницце (Франция), в семье российского дипломата.
В 1894 году Е.О. Патон оканчивает Дрезденский политехнический институт и получает диплом инженера-строителя. Через два года он блестяще оканчивает второй институт — в Петербурге и получает диплом русского инженера. В 1900 году защищает диссертацию, дающую право на звание профессора. В 1904 году переезжает из Москвы в Киев и становится деканом инженерного факультета и заведующим кафедрой мостов. Он выполняет целый ряд проектов по созданию мостов и становится крупнейшим специалистом в этой области.
Таким образом, — социалистическую революцию Патон встретил и «принял» уже во вполне зрелом возрасте. Ему в 1917 было уже 47 лет. Это возраст сформировавшейся личности с уже стойкими знаниями, опытом и убеждениями. К этому возрасту – Патон уже был авторитетным специалистом мирового уровня.
Тем не менее, не смотря на «смуту» и полнейшую неопределенность в политической жизни России, — Патон предпочел остаться в молодой Советской Республике. Здесь же он и раскрыл свой талант инженера-ученого-новатора! Прежде всего, — созданием цельносварных пространственных металлоконструкций и мостов и совершенно новых, не известных ранее способов электросварки.
В 1928 году происходит его первое и – судьбоносное знакомство с электрической дуговой сваркой…!
Тут нужно сделать ВАЖНОЕ отступление…
Электрическая дуговая сварка – была изобретена не где-нибудь, а именно в «царской» России талантливым инженером Николаем Бенардосом аж в 1881 году.
Бенардос изобрел дуговую сварку металлов угольным (неплавящимся) электродом. Его «аппарат» получил название «Электрогефест».
Бенардос не смог сразу в 1881 году запатентовать своего «Электрогефеста». Одной из причин стало отсутствие средств. Лишь в 1884 году, когда усадьба изобретателя «Привольное» была продана за неуплату долгов ссудным банком!, — Бенардос смог на оставшиеся деньги подать заявку на получение патента на способ дуговой электросварки. В 1885 – 1887гг. Н. Н. Бенардос получил патенты Франции, Бельгии, Великобритании, Австро-Венгрии, Швеции, Италии, Германии, США, Норвегии, Дании, Испании, Швейцарии. Так как у Бенардоса хватило денег только на патентование изобретения в России, патентование за рубежом финансировал купец С. А. Ольшевский, владелец доходных домов в Петербурге и Варшаве, ставший «совладельцем патентов».
Спустя некоторое время, как и водится при капитализме, — предприимчивые дельцы обманом получили патентные права на «Электрогефест» и Николай Бенардос не смог даже принимать участие в усовершенствовании своего проекта! Впрочем, — это довольно «стандартная» судьба талантов в «царской Расее».
Значительных успехов в области электросварки добился и другой русский инженер – Николай Славянов.
Он, в 1888 году, на Пермских пушечных заводах изобретает дуговую сварку плавящимся металлическим электродом под слоем флюса. Собственно – прообраз современной дуговой сварки. Впервые в мире Славянов применил на практике электрическую дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины. На том – все почти и закончилось… Гениальное изобретение, открывающее совершенно новые, перспективные технологии машиностроения – осталось только в «единичном» применении! Да и то, в основном – в ремонтных работах… Как отдельная «отрасль» и направление – электросварка не рассматривалась. Для совершенствования технологии — ничего сделано не было! Ужасающая техническая отсталость царской России, капитализм, бюрократическое стяжательство и коррупция – как это и водится, — помешала развитию этой очень перспективной отрасли машиностроения. Помешала — до революции… Впрочем, — во всем остальном мире это изобретение было оценено по достоинству. Особенно – в США, Великобритании, Франции, Германии.
В Советском Союзе первым занялся сваркой В. П. Вологдин. Исследования, проведенные под его руководством, доказали возможность применения и научного изучения сварки. В 1928 г. исследованиями сварных соединений занялся уже 59-летний инженер — мостостроитель Е. О. Патон.
Патон был широко известен своими работами по вопросам статики сооружений и конструирования железных мостов. Им сформулирован ряд принципиальных положений по расчету и конструированию клепаных мостов. Он — руководитель и автор более 50 проектов железных клепаных мостов. Под его руководством в Киеве была создана уникальная электросварочная лаборатория. Работы по изучению процессов и технологий электросварки в СССР – давали ощутимые результаты!
В 1932 г. — К. К. Хреновым впервые в мире в Советском Союзе осуществлена электрическая дуговая сварка под водой.
В 1935 г. в Киеве был создан Институт электросварки, (позже получивший имя Е. О. Патона).
В нем разрабатывали и осваивали механизированную и автоматическую сварку угольным электродом. При этом электрод перемещался на тележке, и были применены специальные средства защиты зоны сварки.
«Проверка на прочность»
С первых опытов промышленного внедрения электросварки в серийное производство, стала понятна перспектива автоматизации сварочного процесса.
Е. О. Патон стал решать проблему автоматизации комплексно, уделив особое внимание аппаратам и защите зоны сварки. Еще в 1923 г. в Советском Союзе Д. А. Дульчевский применил при сварке меди угольный порошок и другие горючие вещества, оттеснявшие воздух от жидкого металла. Позже тоже пытались вносить защитные средства в зону сварки отдельно от электрода.
Способы автоматической сварки под флюсом совершенствовались: изменялся состав флюса, способы его подачи в зону сварки. Е. О. Патон поставил перед сотрудниками своего института задачу разработать гранулированный флюс для сварки сталей угольным и металлическим электродами. Он должен был прикрыть жидкий металл от воздуха, ввести дополнительные легирующие элементы в металл шва и связать вредные примеси. В 1939 г. был разработан флюс и изготовлен специальный аппарат (сварочный «трактор»-автомат).
На самом пороге надвигающейся страшной войны – промышленность СССР получила технологию сварки стали, — не имеющую аналогов в мире! Особенно важную роль автоматическая сварка сыграла при сварке танковых корпусов. Она позволила резко увеличить производительность и качество изделий по сравнению с ручной сваркой. Ни в США, ни в Германии такой технологии не было, танковую броню клепали, скручивали на болтах (в США…) или сваривали вручную.
В 1939-1940 годах в институте было завершено создание высокопроизводительной дуговой автоматической сварки под флюсом, и 20 декабря 1940 года было принято правительственное постановление о внедрении новой технологии на 20 заводах (в производстве вагонов, котлов, балок для мостов и других ответственных конструкций).
70-летний Е.О. Патон в годы Великой Отечественной войны совершил подвиг — силами своего, тогда очень небольшого Института электросварки АН УССР, эвакуированного в Нижний Тагил — один из уральских «танкоградов», — разработал и внедрил технологию автоматизированной сварки броневых корпусов танков Т-34.
За годы войны общая длина «патоновского шва» составила 6000 километров…!
В начале Великой Отечественной войны Институт электросварки по предложению Е.О. Патона был эвакуирован на Урал, в город Нижний Тагил, и размещен на Уралвагонзаводе имени Ф.Э. Дзержинского. Здесь уже была внедрена автоматическая сварка в производстве грузовых вагонов из конструкционных низкоуглеродистых сталей. Однако технология дуговой автоматической сварки высокопрочных легированных броневых сталей, из которых в основном изготавливалась военная техника, не была разработана ни в СССР, ни за рубежом. Многие сотрудники Института электросварки ушли на фронт. Е.О. Патон хорошо понимал, что предстоит малыми силами в условиях эвакуации и трудностей военного времени решить сложную проблему использования автоматической сварки для увеличения выпуска танков, авиабомб и артиллерии. Вместе с тем эта грандиозная задача воодушевляла ученого и коллектив его единомышленников. Для научных сотрудников института лабораториями стали цеха и участки завода. Вскоре на Уралвагонзаводе был размещен и эвакуированный из Харькова танковый завод имени Коминтерна (№ 183), на котором сотрудники института стали внедрять первые образцы специального оборудования и новую технологию.
В лаборатории института началась напряженная исследовательская работа.
Многое из прошлой практики приходилось пересматривать, отвергать. Трещины в броне! Как избавиться от них? Невооруженным взглядом трещины даже не видны, их обнаруживает только микроскоп, и то не всегда. Крошечные, незримые змейки тоньше волоска. Это была внешне неприметная и прозаическая, но исключительно важная исследовательская работа. Она длилась по десять-двенадцать часов в день, но, увы, утешительных результатов все не было. Ненавистные трещины упорно порочили сварной шов. Сделаны были уже десятки шлифов, но удача не приходила.
Наконец после долгих поисков нащупали правильную мысль. Первые опыты принесли радость и разочарование. Желаемый результат достигался, но скорость сварки резко сокращалась. Отсюда уже было недалеко и до предложения, внесенного Дятловым и Ивановым: применить присадочную проволоку. Эта идея оказалась «счастливой» и решающей! Опыты с присадкой повторили многократно сперва в лаборатории, а затем и в цехе. Наконец-то швы стали получаться без трещин, а производительность сварки даже увеличилась.
Вблизи города на полигоне производились испытания корпуса танка. На одном из его бортов швы были сварены по-старому вручную, на другом — автоматом под флюсом, так же как и все швы на носовой части. Танк подвергся жестокому обстрелу из орудий с весьма короткой дистанции бронебойными и фугасными снарядами. Первые же попадания снарядов в борт, сваренный вручную, вызвали солидные разрушения шва. После этого танк повернули, и под огонь попал второй борт, сваренный «автоматом». Стрельба велась прямой наводкой с ничтожного расстояния. Семь попаданий подряд. Но швы выдержали, не поддались, не разрушились. Они оказались крепче самой брони и продолжали прочно соединять изуродованные обстрелом броневые плиты. Так же блестяще выдержали проверку огнем швы на носовой части, ни один из них не сдал под шквальным обстрелом. Двенадцать попаданий привели к образованию пробоин на носу, но швы не потерпели никакого ущерба!
Впоследствии, — уже после победоносного завершения войны, рассматривая «инженерные» архивы фашистской Германии – советские сварщики узнали, что аналогичный эксперимент с «трофейным» Т-34 проводили немцы! С такими же результатами… Немецкие специалисты-машиностроители (одни из лучших в мире), — так и не смогли понять – как «русским дикарям» удалось получить сварное соединение, более чем равнопрочное основному металлу! Да еще, – выполненное механизированным способом! Технически «продвинутым» немцам – так и не удалось создать у себя подобную технологию до конца войны!
Это была полная победа автоматической скоростной сварки! Испытание в условиях, равных самой трудной фронтовой обстановке, подтвердило высокое качество работы автоматов.
В 1942 году Институт электросварки разработал для заводов Наркомата танковой промышленности и Наркомата боеприпасов 20 проектов установок для автоматической сварки танковых корпусов и 8 — для сварки авиационных бомб и боеприпасов. Применение автоматической сварки под флюсом для изготовления танков сразу же показало исключительные преимущества этого способа. Производительность труда на сварке узлов танков в среднем повысилась более чем в 5 раз!
По инициативе Е.О. Патона на заводе № 183 в Нижнем Тагиле была введена в действие первая в мире поточная линия производства бронекорпусов танков, на которой действовало 19 установок для автоматической сварки под флюсом. Это позволило высвободить 280 высококвалифицированных сварщиков (для других работ), которых заменили 57 рабочими более низкой квалификации. Кроме работы по автоматической сварке сотрудники института наладили контроль качества электродов и сварки; решили ряд важнейших проблем газовой сварки и резки; предложили ускоренные методы подготовки сварщиков; разработали сопла с коническим каналом, позволившие резко повысить производительность бензорезки при одновременном снижении расхода кислорода и повышении качества.
Были исследованы процессы, происходящие в мощной сварочной дуге, горящей под флюсом, разработаны новые сварочные флюсы и найдено местное сырье для их массового изготовления. Открытие явления саморегулирования дуги легло в основу новых упрощенных и надежных сварочных головок с постоянной скоростью подачи электродной проволоки. Широко проводилось изыскание способов многодуговой и многоэлектродной автоматической сварки под флюсом. Была разработана технология полуавтоматической сварки под флюсом и созданы первые сварочные полуавтоматы.
В любую погоду — в снежный буран, трескучий уральский мороз, проливной дождь — Е.О. Патон появлялся в цехе ровно в 9 часов утра. И непременно сначала в цехе, а не в лаборатории или в так называемом кабинете. «Кабинетом» — это помещение можно было назвать только условно. Он сидел в общей комнате вместе с другими сотрудниками, и хотя это было вызвано теснотой, но такое постоянное соседство имело и свои достоинства: оно помогало никогда не отделяться в то трудное время от людей, всегда, каждую минуту жить в коллективе, в постоянном общении с ним…
Евгений Оскарович участвовал в монтаже и освоении каждой сварочной установки. И следил за ними до тех пор, пока не изживались все трудности пускового периода. Там, где все шло хорошо, показывался редко, там, где возникали трудности или намечалось отставание, бывал регулярно.
В январе 1943 года за образцовое выполнение задания правительства по увеличению выпуска танков и бронекорпусов Е.О. Патон был награжден орденом Ленина.
Чтобы обобщить опыт применения автоматической сварки под флюсом в промышленности СССР, в январе 1943 года была созвана специальная конференция. Выполняя решения конференции, работники института в том же году написали подробное пособие по автоматической сварке бронеконструкций, которое вышло в свет под редакцией Е.О. Патона.
В 1943 году Институт электросварки продолжал оказывать помощь военным заводам страны в деле освоения скоростной автоматической сварки под флюсом. В этом году только на заводах Наркомата танковой промышленности уже работало 50 автосварочных установок. С помощью скоростной автоматической сварки под флюсом было организовано поточное производство фугасных авиабомб, реактивных снарядов для «катюш» и других видов вооружения и боеприпасов.
Ни в одной стране, кроме Советского Союза, автоматическая сварка под флюсом броневых сталей не была еще разработана, и лишь в последние месяцы войны по примеру СССР в США начали осваивать сварку под флюсом при постройке бронекорпусов танков и самоходных артиллерийских установок. В Германии автоматическая сварка танков так и не была создана до конца войны.
В марте 1943 года Е.О.Патону было присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и золотой медали «Серп и Молот» за выдающиеся научно-технические достижения, которые позволили ускорить производство танков и металлоконструкций. За успешное внедрение и освоение в бронекорпусном производстве сварки под флюсом орденом Трудового Красного Знамени в 1943 году награждены сотрудники института Б.Е. Патон и П.И. Севбо, орденом «Знак Почета» — А.И. Коренной, И.К. Олейник, А.М. Сидоренко, медалью «За трудовую доблесть» — Г.З. Волошкевич, А.М. Макара, С.А. Островская, М.Н. Сидоренко, Ф.Е. Сороковский.
Большую работу по внедрению автоматической сварки на уральских заводах в годы войны проводили и остальные сотрудники Института электросварки: А.Е. Аснис, Л.М. Богачек, М.С. Грохотов, Л.М. Гутман, М.Я. Горлов, Л.И. Гудима, К.О. Дзевалтовский, А.А. Казимиров, А.М. Лапин, Б.И. Медовар, В.Г. Приходченко, Г.В. Раевский, С.В. Радченко, Д.М. Рабкин, Т.М. Слуцкая, А.А. Супрун, С.С. Савенко, Ф.Ю. Сороковский, В.В. Черепанова и др.
Эти люди варили, в буквальном смысле слова, – нашу Победу!
«Русская» сварка
В июне 1944 года институт возвратился в Киев, где началось восстановление его научной и лабораторной базы.
Е.Патон с сыновьями.
В ознаменование 75-летия со дня рождения Е.О. Патона институту было присвоено его имя. Послевоенный период характерен углублением и расширением теоретических и экспериментальных работ по изучению свариваемости различных классов сталей, по оценке прочности сварных соединений и конструкций, а также по разработке новых систем флюсов, проволок и сварочной аппаратуры. Еще на Урале Е.О. Патон начал переориентировать работу коллектива на решение задач по восстановлению разрушенного войной народного хозяйства временно оккупированных районов.
В институте им. Патона в 1949 году был разработан принципиально новый вид сварки – электрошлаковая (ЭШС). Данный способ позволял соединять детали любой толщины (до нескольких метров…).
На международной выставке в Брюсселе в 1958 г. этот вид сварки был отмечен большой золотой медалью «Гран-при» и получил неофициальное название «Русская сварка». Электрошлаковая сварка и наплавка завоевали себе широкую известность и признание во многих странах мира.
В 1946-1953 годах Е.О. Патон комплексно разрабатывает проблемы сварного мостостроения, возглавляет работы по проектированию и изготовлению первых цельносварных мостов, в которых широко применена автоматическая сварка. В 1946 году по совету Н.С. Хрущева подает союзному правительству докладную записку о преимуществах сварного мостостроения. В том же году Совет Министров СССР принимает развернутое постановление с широкой программой применения сварки в строительстве мостов. Патон возглавляет исследовательские, проектные, заводские и монтажные работы, связанные с постройкой крупнейшего в мире цельносварного шоссейного моста через Днепр в Киеве. 5 ноября 1953 года состоялось торжественное его открытие.
Постановлением правительства после смерти Патона мосту присвоено его имя.
Евгений Оскарович Патон (доктор техн. наук, профессор (1901г.), действ. член АН УССР, член Президиума АН УССР, вице-президент АН УССР, заслуженный деятель науки УССР. Сталинская премия 1-й степени (1941г. за разработку метода и аппаратуры скоростной автоматической электросварки), Орден Трудового Красного Знамени (1940), Два Ордена Ленина (1942, 1943), Герой Социалистического Труда (1943), Орден Отечественной войны 1-й степени (1945), Орден Красной Звезды (1942).
Евгений Оскарович Патон скончался 12 августа 1953 года на 84-м году жизни. Тысячи трудящихся столицы Украины, члены правительства республики, члены Президиума Центрального Комитета КП УССР провожали в последний путь выдающегося ученого-патриота.
После смерти отца, — Институт электросварки возглавил его сын — Борис Евгеньевич Патон, ставший к этому времени доктором технических наук, а в 1954 году — профессором. С 1962 года он совмещает этот пост с должностью президента Национальной академии наук Украины.
При Б.Е. Патоне к «земным» сварочным технологиям добавились космические — для строительства конструкций различного назначения в космосе, а другие достигли глубин океанов.
Институт электросварки имени Е.О. Патона в эти годы стал «меккой» сварщиков и материаловедов всего мира и примером для остальных организаций академии. Б.Е. Патон стал общепризнанным продолжателем выбранного еще его отцом направления, основателем новых технологий для строительства в космосе, сварочных работ под водой, новых технологий в хирургии и др. Ему, в первую очередь, — институт обязан непререкаемым авторитетом в стране и мире в области теории и практики сварочных современных высоких технологий различного назначения. Быстрый переход от научных идей к практическим результатам, что отличало Институт электросварки имени Е.О. Патона, потребовал от научного коллектива огромных усилий — выполнения комплекса исследований, проектных и конструкторских работ, подготовки и выполнения организационных решений, нацеленных на быстрое и эффективное исполнение работы как в институте, так и в промышленных организациях, где она получает практическое воплощение. Огромные работы выполнены в судостроении, производстве сварных труб для магистральных газо- и нефтепроводов, в тяжелом и химическом машиностроении.
Сам Б.Е. Патон выполнил в руководимом им институте необъятный объем работ, связанных с созданием новых технических средств и технологий, в том числе для космоса и подводных работ. Наиболее широко известны исследования Б.Е. Патона, связанные с созданием базовых технологий неразъемного соединения металлов, таких как сварка под флюсом, электрошлаковая сварка, стыковая сварка оплавлением, включая разработку специальных материалов, оборудования и систем автоматического управления. Фундаментальные исследования Б.Е. Патона и его учеников в области взаимодействия сварочных источников нагрева (электрической дуги, шлаковой ванны, низкотемпературной плазмы, электронного и лазерного луча) с плавящимся металлом заложили основу для создания новой отрасли металлургии — специальной электрометаллургии. Сюда вошли технологии рафинирующего переплава и литья сверхчистых сплавов, технологии получения уникальных конструкционных материалов методом испарения и конденсации в вакууме, а также материалов и заготовок со специальными покрытиями. Борис Евгеньевич внес большой вклад в создание новых типов высокоэффективных сварных конструкций, отвечающих современным повышенным требованиям эксплуатационной надежности, долговечности и технологичности при изготовлении. Школой Б.Е. Патона разработаны и внедрены в народное хозяйство индустриальные способы сооружения с помощью сварки магистральных трубопроводов, крупногабаритных резервуаров для хранения нефти, кожухов доменных печей, высотных башенных конструкций.
Борис Евгеньевич Патон (учёный в области металлургии и технологии металлов, профессор, доктор технических наук, Дважды Герой Социалистического Труда, Четыре Ордена Ленина, первый в истории Герой Украины. Президент Национальной академии наук Украины, академик Национальной Академии Наук Украины, академик АН УССР, президент Международной ассоциации академий наук. Член Президиума АН СССР. С 1963 по 1991 годы — член Президиума Комитета по Ленинской и Государственной премиям СССР в области науки и техники; с 1989 по 1991 год — глава Комитета международной Ленинской премии мира. Академик АН СССР (1962; с 1992 — РАН), иностранный член Болгарской АН (1969), Чехословацкой АН (1973), Академии наук и искусств Боснии и Герцоговины (1975), АН ГДР (1980), Шведской королевской академии инженерных наук (1986), Национальной АН Индии (1994), Национальной АН Республики Армения (1994), АН Беларуси (1995), АН Казахстана (1995), АН Грузии (1996), Национальной АН Таджикистана (2001), Национальной АН Киргизской Республики (2004), Академии Европы (1991), Международной АН образования, индустрии и искусства (США, 1997), Международной академии астронавтики (США, 1997), член Международной инженерной академии (1991), Американского сварочного общества (1978), Международного общества по материаловедению (1994); почётный член, президент Украинской ассоциации Римского клуба (1990).
«Роль Советского Союза…»
Показательна и знакова судьба двух талантливых инженеров-изобретателей – Бенардоса и Патона…
Один – основатель и родоначальник электросварки — умер в богадельне провинциального городка Фастов в 1905 году… В его биографии есть показательный момент: — «…Для того, чтобы получить деньги, необходимые для продолжения научных и инженерных изысканий, Николай Бенардос был вынужден продать значительную часть своей земли и заложить усадьбу. В конце концов он оставляет имение на управляющего и уезжает в Санкт-Петербург.» Так, и только так – в «щедрой» царской России царизм и капитализм «покровительствовал» техническому прогрессу и талантам! Этот случай единичен?! Отнюдь…!
Патону в 1917 году – было уже 47 лет… (как и Ленину). Мог уехать. Безусловно! Но не уехал. Остался и стал основателем славной Советской трудовой инженерной династии. Можно что угодно говорить на коммунистов и СССР. Но вот только СССР смог претворить Великое наследие умов русских инженеров (а оно несомненно было…) – в практику! И эта практика – дала невиданный миру результат: «от сохи – до звездного крыла…!»
Что характерно: — «кровавые и некомпетентные коммунисты», придя к власти – НЕ РАЗРУШИЛИ ни одного завода или производства! Они прекрасно понимали: будущее страны – в развитии СОБСТВЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ! Поэтому – кроме модернизации старых производств и мощностей – создавались новые…! не буду здесь приводить «скучные цифры» – сколько и чего построено в годы первых пятилеток (ГУГЛ – в помощь…!). А строились не «цеха» или «участки»… Строились – ЗАВОДЫ, КОМБИНАТЫ, ПРОМЫШЛЕННЫЕ ГИГАНТЫ и целые ГОРОДА…! Скажу только, что до революции – Россия (признанный мировой «аграрный лидер» и поставщик зерна…) – вообще не имела собственного производства тракторов и другой сельскохозяйственной техники. Не имела, и не заботилась об его организации. (В самом деле, – а зачем!? Если мужиков много…!) К 1939-му году (спустя неполные 20 лет после войны…) – СССР занимал 2-е место в мире (после США) по объемам производства собственных тракторов…!
О заклёпках и сварке. История технологий.
Представьте себе мир без сварки. Уже строятся металлические корабли, котлы, цистерны. Да много чего металлического. А сварки не существует. Как скрепляли друг с другом металлические листы? Склёпывали. А теперь представьте, какой это был геморрой (или головная боль — кому что ближе).
Сначала нужно насверлить или пробить отверстия в листах металла (для этого и пробойник специальный изобрели). Причём так, чтобы они микрон в микрон совпадали друг с другом. Ведь заклёпка должна полностью заполнить отверстие. Уже задачка, да? Эта задача решалась тоже весьма хлопотным путём — сначала пробивались отверстия мЕньшего, чем необходимо, диаметра, потом листы стягивались болтами и отверстия рассверливались до нужного диаметра. Каждое.
Потом в эти отверстия нужно забить заклёпки. Сначала специальный человек в специальной жаровне греет их до нужной температуры (нельзя ни перегреть, ни недогреть). Потом заклёпку быстро-быстро пока не остыла толкают в отверстие и расклёпывают. КАЖДУЮ! Дорого, долго, трудно. Примерно так.
Таким образом склепали, например, Титаник. Больше трёх миллионов заклёпок потратили. Как вам цифирка? Вот так его строили.
И вот, что получилось.
А теперь о сварке.
1802 год — В. В. Петров открыл явление вольтовой электрической дуги и указал, что появляющийся «белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются, и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может».
1803 год — В. В. Петров опубликовал книгу «Известия о гальвани-вольтовых опытах…», где описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность её применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов.
1882 год — Н. Н. Бенардос изобрёл электрическую сварку с применением угольных электродов, которую запатентовал в Германии, Франции, России, Италии, Англии, США и других странах, назвав свой метод «электрогефестом».
1888 год — Н. Г. Славянов впервые в мире применил на практике дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины.
1893 год — На Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки под слоем толчёного стекла.
1905 год — В. Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трёхфазную дугу для сварки металлов.
1932 год — К. К. Хреновым впервые в мире в Советском Союзе осуществлена дуговая сварка под водой[2].
1939 год — Е. О. Патоном разработаны технология автоматической сварки под флюсом, сварочные флюсы и головки для автоматической сварки, электросварные башни танков, электросварной мост.
Представляете, насколько масштабную революцию в промышленности совершили эти люди?
Несмотря на пару экзотических фамилий, все они — российские инженеры. Чёрт возьми, мне приятно было узнать об этом!
И применили электросварку впервые в мире тоже в России на Куваевской мануфактуре. Вообще-то, это предприятие гнало текстиль. Но в 1886 году здесь при изготовлении варочных кубов из листового железа впервые в промышленных целях была применена электросварка, изобретённая Н. Н. Бенардосом.
Разумеется, электросварка не сразу решила все проблемы. Например, еще во время Второй Мировой танковые корпуса и башни отливали или клепали. Вот, пожалуйста, американский танк М3.
И, чтобы закруглить тему — о газовой сварке.
Предок газосварочного аппарата — горелка Бунзена. Она была впервые описана в публикациях Роберта Бунзена в соавторстве с английским химиком Генри Роскоу[en] в 1857 году. В своей автобиографии Роскоу утверждает, что горелка была основана на прототипе, использовавшемся в Королевском химическом колледже[en] и привезённом им из Англии в Германию[1].
Однако, эта штука давала низкотемпературное пламя и её маленьким огоньком пользовались ювелиры, медики, химики и т.д. Промышленной ценности она не имела. И только через полвека придумали, как из маленького факела раздуть яростное пламя газосварки, способной резать и сваривать железо и сталь.
Первую ацетилено-кислородную сварочную горелку сконструировали французские инженеры Эдмон Фуше и Шарль Пикар, которые получили на нее патент Германии в 1903 году. Предложенные ими конструкции газосварочных горелок принципиально почти не изменились до настоящего времени.
Промышленные предприятия начали применение ацетилено-кислородной сварки с 1906 года, когда появились достаточно надежные конструкции ацетиленовых генераторов.
Ну чё, тоже молодцы ребята! Но наши были первыми. )))
Однако, и заклёпки ныне не забыты. Но это уже другая история, связанная с особенностями условий использования клёпанных изделий. Тем не менее, в большинстве случаев сварка успешно заменила клёпку, существенно облегчила и удешевила процесс изготовления многих и многих металлических изделий.
Материал взят, в основном, из Википедии. Ну и ещё кой-где по мелочам.
Заклепочное соединение в сравнение со сваркой — высокоресурсное и живучее соединение.
Ресурс на сварке тоже можно получить. Используя, например, только определенные соединения — избегать Т-образных и особенно Г-образных швов, заменяя их на соединения в нахлест. Корпуса строительной техники так любят варить. Поглядите — увидите.
Заклепочный шов сам по себе более живуч. При ослаблении шва заклепки начинают крутиться в отверстии, от этого на обшивке самолета появляется алюминиевая грязь, и ее хорошо видно. Потом начинают лопаться перемычки, одна, вторая, и это тоже видно. Можно заклепки подтянуть, можно заменить, можно заменить и одновременно приклепать усиливающую накладку.
Главное: одна трещина в сварном шве — это почти всегда почти полная потеря несущей способности, а одна трещина в заклепочном шве — ничто, досадная мелочь и время на принятие решения.
А как делали корпус водонепроницаемым в месте стыка пластин при сборе на клепках? Это корабль и там давление забортной воды.
В свое время мне довелось поработать несколько недель клепальщиком и сварщиком на одной из Королевских верфей, там я и научился кое-чему, чего, думаю, не найти в учебниках. Хотя вогнать пятисантиметровую заклепку в броневую плиту палубы корабля пневматическим молотком — тяжелая и шумная работа, это на удивление интересно, и большинство видов клепки, на мой взгляд, в некотором смысле столь же привлекательно, как и игра в гольф, с той лишь разницей, что клепка более полезна. Элементы спорта содержались, кроме того, и в контроле качества заклепок. В то время нам платили по числу поставленных заклепок, однако за каждую забракованную контролером заклепку, которую нужно было высверлить и заменить новой, вычитали в пятикратном размере.
Конечно, нельзя сказать, что клепальщики работали в раю, но что касается сварки, то она определенно была похожа на ад. Сварка может быть достаточно любопытным занятием в течение часа или двух (осмелюсь предположить, что на такие сроки любопытным может быть и ад), но по прошествии этого времени следить за шипящей и мерцающей дугой и струйкой стекающего расплавленного металла становится невыносимо скучно, и скуку не особенно развеивают искры и капельки металла, вдруг оказавшиеся у вас за шиворотом или в башмаках. Уже через несколько дней проклинаешь эту работу, и чувство скуки утверждается настолько прочно, что становится очень трудным сосредоточиться и сделать удовлетворительный шов.
Автор, ответь, знаешь ли ты, что такое микрон? И какими приборами измеряли такую точность во времена Титаника?
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.
Кто изобрел сварку
История развития сварки далеко до нашей эры. С тех пор, как люди научились добывать металл, они стремились создавать из него что-то полезное. Самый надежный способ соединения – горячим методом. Сейчас трудно представить, что два века назад русские ученые стояли у истоков современных сварочных аппаратов.
С тех пор началась новая страница жизни человечества. Сейчас существует несколько и видов сварочных технологий, применяемых на производстве и в быту. Современная история сварки – это изобретение новых агрегатов, методов соединения металлов, индивидуальных средств защиты нового поколения. Но по-прежнему популярной остается традиционная дуговая с помощью расплавляемых и тугоплавких электродов. Сварщики создают огромные металлоконструкции и миниатюрные произведения искусства.
Роль сварки в современном мире
В настоящее время развиваются методы лазерной сварки. Разработана технология высокоточного соединения металлов. Появляются новые композитные материалы, распространено использование алюминия, нержавеющих сталей, цветных металлов. Широкое распространение получили следующие виды высокотемпературного соединения металлов:
- аргонодуговая технология позволяет получать все виды соединений: стыковые, угловые, тавровые, внахлест;
- газовая, с помощью нее создаются магистральные трубопроводы, пролегающие далеко от источников тока;
- полуавтоматическая позволяет ускорить процесс соединения элементов, обладает высокой точностью, снижает риск образования некачественного шва;
- всегда остается востребованной традиционная ручная электродуговая.
Меняются источники питания, усовершенствуются держатели, но принцип горячего соединения металлов не претерпевает изменений. Сварочный метод предпочтительнее других видов соединений из-за ряда преимуществ:
- из-за экономии металла;
- износостойкое оборудование имеет большой запас прочности, его применяют в любых условиях;
- образуются соединения на молекулярном уровне, обладающие высокой прочностью.
Первые упоминания сварки
Задолго до появления сварочных агрегатов существовали другие способы соединения металла. Найдены образцы соединений, созданных в VIII – VII веках до нашей эры. Самородное золото, кусочки меди и метеоритные сплавы использовали для бытовых целей, оружия. Их скрепляли при нагреве методом, сравнимым с ковкой.
Этап возникновения литья – следующая страница история сварочной технологии. Зазоры между частями металла заливали расплавами, получалось подобие швов. Когда были открыты легкоплавкие металлы, для соединяя металлов стали применять их, возникла пайка. Технологии пайки и ковки использовались до открытия метода электрической дуги, до конца XIX века.
Открытие электрической дуги
Физик и электротехник, академик Василий Петров открыл эффект электродуги в 1802 году. Во время опытов он пропускал электроток через металлический и угольный стержень и заметил, что возникает яркая вспышка – высокотемпературная дуга. В его трудах есть описание этого явления. Но до открытия сварочного аппарата были годы, пока развивалась электротехника. Для дуговой технологии нужны были мощные источники тока.
Русский изобретатель Николай Бенардос разработал электродуговую сварку только через 80 лет после открытия дуги. Начался новый этап истории развития сварки. Николай Николаевич применил дугу для резки и соединения металлических элементов. Через несколько лет Славянов Николай Гаврилович создал первый сварочный аппарат и электроды. Он официальный автор, признанный во всем мире. Впервые именно он, русский инженер изобрел сварку, запатентовал ее, только потом стали развиваться технологии в других странах. Славянов активно пропагандировал свой метод:
- исправлял брак, возникший при литье деталей;
- восстанавливал части паровых турбин;
- заваривал изношенные детали.
Он разработал флюсы, защищающие горячий шов от окисления, придумал сварочный генератор с регулируемой мощностью. Внедрение его изобретений занимались за рубежом. Сварка стала применяться повсеместно.
Развитие технологий в новое время
Следующий этап истории связан с фамилией Патон. Отец организовал первый институт сварки в 1929 году, под его руководством развивалась технология сварочных процессов. Во время Великой Отечественной войны новые методы применялись в оборонной промышленности. Разрабатывались новые виды флюсов, электроды для толстостенных изделий. Они применялись при производстве военной техники: танков, орудий, бомбардировщиков и их оснащения.
В киевском институте разработан метод порошковой, контактной и шлаковой сварки в жидкой и разряженной среде, для защиты шва стали применять инертные газы. Дело Евгения Патона продолжил его сын, Борис. Он возглавил институт сварки после ухода отца. Технологии космической лазерной сварки разработаны под его руководством. Стали шире применяться методы соединения металлов под водой. Эта технология используется в судоремонтных доках. Метод снижает сроки ремонта судов в 1,5 раза.
Перспективы развития сварочного процесса
В настоящее время традиционные методы потеснили лазерные методы. Им предрекают большое будущее. Управлять процессом можно будет дистанционно. Роботы приходят на смену сварщикам. Разработано устройство для автоматической подачи присадочного материала в зону шва, с высокой точностью регулируется тонкий луч, расплавляющий металл.
Второе направление развития технологии высокотемпературного соединения металлов – использование оптико-волоконных материалов. Это позволит увеличивать КПД силового оборудования: генераторов, преобразователей. Постепенно будет повышаться мощность выходного тока, сейчас максимальная 6 кВт, ее планируется довести до 25 Квт и выше.
Постепенно лазерная технология вытеснит газовый метод сварки. Будут создаваться гибкие модули, использовать которые можно будет в любых погодных условиях. Будет снижаться трудоемкость технологических процессов, разрабатываться новые методы контроля качества высокотемпературного соединения металлов.