С тех пор, как люди пытались изготовить металлические предметы, перед ними стояла задача использовать соответствующие методы. История сварки описывает долгий путь от ее истоков до ныне технически и промышленно используемых процессов сварки для соединения металлов , очков , пластмасс раных размеров.
Пожарная и ударная сварка
Сварочный огонь и молот железа был v с 15 — го века. Управляется в Малой Азии . Это были процессы, которые были доступны в течение следующих нескольких столетий для соединения металлических материалов. С железного века до 20-го века кузница была способна производить только при сварке огнем . В качестве инструментов , сельскохозяйственной техники и сеток также оружие сваривается (и впоследствии подделано ), например, кинжалы и мечи из стали Дамаска . Кроме того , основной процесс Ausschmiedens в губчатом железе ( впадины ) и последующего Gärben (очистка железа) может только несколько складок осуществляется с последующим кузнечной сваркой.
Слово «сварка» происходит от старого германского sueizan (= «сделать горячее», «тепло») и является эквивалентом древнескандинавского слова sviða. Он использовался кузнецами от 800 до 1000 г. н.э. . Разумеется, русское слово сварка ( сварка ) также происходит из того же источника.
Сварка газом
Открытие ацетилена в 1836 году Эдмундом Дэви и сжижением воздуха в 1895 году Карлом фон Линде позволило сварку плавлением высокоэнергетическим пламенем в сочетании с кислородом. Генри Ле Шателье доказал экспериментально, что с температурой пламени кислорода и ацетилена более 3000 ° C может быть достигнуто, примерно на 500 ° С больше, чем с водородно-кислородным пламенем. Когда сварочная горелка для кислородно-ацетиленового пламени была изобретена Чарльзом Пикардом и Эдмондом Фоше, началось время сварки газовым сплавом , первоначально называемое автогенной сваркой.
Дуговая сварка
Сварка электродами с ручкой
После обнаружения электрической дуги и промышленного производства электрического тока возможна сварка плавлением с дугой. Николай Николаевич Бенардос и Станислав Ольшевский использовали дугу между двумя углеродными электродами .
Николай Гаврилович Славянов заменил в 1891 году обычную для дуговой сварки обычные углеродные электроды металлическим стержнем, который также был Lichtbogenträger и сварочным наполнителем. Поскольку первые стержневые электроды не были в оболочке, сварной шов не был защищен от окисления. Поэтому эти электроды трудно сваривать.
В 1907 году Оскар Кьелберг придумал идею обеспечения металлических палочных электродов оболочкой, которая использовалась для улучшения характеристик дуги и защиты сварочной ванны от окисления атмосферным кислородом . За этим последовали разработки различных электродных оболочек для улучшения стабильности дуги и металлургических свойств металла шва. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами стали стандартные процессы сварки.
Сварка ВИГ
В поисках сварочного процесса для соединения легковоспламеняющегося магния и его сплавов Рассел Мередит из Northrop Aircraft изобрел сварочный процесс с использованием вольфрамового электрода и гелия инертного газа . Он назвал процедуру Heliarc. Из-за обозначения вольфрама для материала электрода и использования инертного газа его называют сваркой с использованием TIG (вольфрамового инертного газа). Официальным английским термином является газовая дуговая сварка (GTAW) в соответствии с Американским обществом сварщиков(АМС). В последующие годы были внесены большие улучшения в горелку (водяное охлаждение, защитные газовые форсунки), а также состав электродов и источники энергии. В частности, суперпозиция сварочного напряжения с так называемым высокочастотным напряжением стала важным шагом в сварке алюминия переменным током .
Металлическая сварка инертным газом
Разработка процесса сварки
В 1935 году под заголовком « Улучшения электросварной сварки» в Великобритании был подан патент, в котором описывалось подача проволочного электрода из катушки двигателем подачи . Это является предварительным условием для газовой сварки металла, впервые примененной в Соединенных Штатах в 1948 году и запатентованной Перри Дж. Риппелем . В патенте инертные газы называли инертные газы аргоном и гелием и окисью углерода и двуокисью углерода . Рипепель называет процесс Экранированной дуговой сваркой , вариант с инертными газами позже назывался такжеСИГМА сварки (Engl. Экранированный газо — металлическая дуга инертна ), соответственно. К недостаткам активных газов, такие , как токсичность и горючесть СО и сжигание из легирующих элементов в материале не рассматривается в патенте.
Советские инженеры К. В. Любавский и Н. М. Новожилов подробно изучили металлургические реакции во время сварки в начале 1950-х годов под защитой CO 2 . Это привело к Электрогазосварщик ручной сварки обучение и разработке специальных проволок с соответствующими свойствами сплава, которые компенсировали выгорание. Это позволило сделать так называемую сварку CO 2 или MAG (сварку с использованием металла и активного газа) с достаточным качеством.
Затем были разработаны специальные источники питания с корректировкой требований сварки MIG / MAG. С появлением источников питания с электронным управлением можно было контролировать целевой объект Abschmelzprozess. Цель этих разработок состояла в том, чтобы контролировать передачу материала с помощью импульсов тока, минимизировать вход тепла в заготовку или увеличить скорость осаждения и, следовательно, производительность.
Импульсная сварка
Переход материала в традиционной короткодуговой сварке MIG / MAG был неравномерным. Чтобы иметь возможность контролировать отрыв расплавленной капли из подаваемого провода целенаправленно, была введена так называемая импульсная сварка. Постоянно повторяя импульсы тока, необходимо обеспечить, чтобы одна капля была отсоединена при каждом увеличении тока. В начале этой технологии все еще работает с двумя источниками питания , позже источник контролируемого тока взял на себя эту задачу.
Уменьшение потребления энергии
В Австрии сварка CMT ( передача холодного металла ) была разработана в серийном производстве до 2005 года , когда сварочный ток пульсирует, а дополнительный провод перемещается назад и вперед с высокой частотой, чтобы достичь целевого отрыва капли при низкой теплоотдаче .
Одной и той же целью сокращения поступления тепла является так называемый ColdArc-процесс , который также был запущен в 2005 году. Все технологические вмешательства работают непосредственно от источника питания с постоянной подачей проволоки и с использованием обычных факелов.
Увеличение скорости плавления
JG Church и H. Imaizumi исследовали, в какой степени скорость плавления дуговой сварки газовой защитой с помощью расходуемой проволоки может быть увеличена без потери качества с использованием специальных газовых смесей . На основе их результатов был разработан процесс TIME ( переносимая ионизированная энергия расплавления ) и варианты, полученные из него.
Узкая сварка зазором
Используя различные компоненты оборудования, сварочные процессы могут быть оптимально адаптированы к соответствующим задачам. Если вы хотите сварить, например, особенно толстые листы, это, как правило, дорогостоящий шовный препарат в виде V-образного соединения. С помощью метода узких щелей можно значительно уменьшить усилия по подготовке шва. Поэтому листы толщиной до 300 мм могут быть приварены почти параллельными фланцами. С другой стороны, благодаря значительно уменьшенному углу открывания исключается необходимость разработки сложного шва, с другой стороны, можно уменьшить дополнительный материал и защитный газ. Кроме того, требуется значительно меньшее количество сварных швов, что дополнительно сокращает время сварки. Это дает компоненту меньше тепла и минимизирует искажения. Вращающаяся контактная трубка позволяет сваривать как осциллирующие сварочные слои, так и штанги. Меч узкого промежутка направляется по дуговому датчику в середине сустава. Лезвие с водяным охлаждением до газового сопла обеспечивает непрерывное время сварки в течение нескольких часов.
Сварка дуговой сваркой
Первые попытки были сделаны 1915-1918 Гарольдом Мартином в Англии и запатентованы в 1920 году . Согласно описанию изобретения электрическая дуга зажигается между металлической пластиной и болтом. Это удерживается на регулируемое время. В конце процесса болт погружается в расплав механической, пневматической или электрической силой.
В начале 1940-х годов сварщик по имени Тед Нельсон придумал идею упрощения винтовых соединений для крепления деревянных досок к стальным панелям. Он заменил ранее обычную сварку филе, плавив шпильку непосредственно дугой и погружая ее через устройство в ванну расплава. Чтобы поднять болт с постоянной скоростью для дугового зажигания и обеспечить постоянную длину дуги, он разработал устройство с подходящим патроном и соленоидом для подъема болта. Таймер использовался для установки времени сварки .
В 1970 году технический комитет Германской ассоциации сварщиков e. V. была создана рабочая группа «сварка швов».
Сварка с магнитно-перемещаемой дугой
В 1942 году в США был зарегистрирован патент JW DAWSON, описывающий принцип стыковой сварки дугой, вращающейся в радиальном магнитном поле в качестве источника тепла [21] . Этот процесс был разработан и использован промышленно в 1950-х и 1960-х годах, особенно в Советском Союзе и в Германии в 1970-х годах. Вместо стыковой сварки с помощью вращающейся дуги использовалась сварка плавлением с кольцевым вспомогательным электродом .
Сегодня он называется сваркой MBP (нагнетание давлением с магнитной дугой).
Сварка сопротивлением
В 1766 году Дж. Бекманн сообщает о попытке Йохана Карла Вилкса сварить шарики из кремния с помощью разряда конденсатора , а в 1782 году Георг Кристоф Лихтенберг сварил пружинный диск с помощью ножевого лезвия посредством «искусственного электричества».
Сварка сопротивлением была продемонстрирована в 1857 году Джеймсом Прескоттом Джоулем как возможный способ соединения металлов. Элиу Томсон сделал решающие эксперименты в изобретении резистивной сварки около 1877 года. В 1886 году он применил два патента для стыковой сварки металлических проволок .
Около 1897 года Генри Ф.А. Клейншмидт использовал медные электроды для контактной сварки. Это начало промышленный прорыв сопротивления сварке . У него также возникла идея использовать сварные штыри при контактной сварке выступов на рельсах. Примерно в 1910 году был разработан метод сварки сопротивлением и метод сварки швов. С 1930 года резистивная сварка также получила широкое распространение в промышленном масштабе. Итак, z. B. Внутренние структуры электронных трубок (крепления и клеммы электродов и катодный нагреватель) спот-сварные — пайка приходит сюда из-за дегазации остатков флюса.
