Лекция 1

1. История развития сварочных машин.

   1. Дуговая сварка.

Со времени изобретения дуговых способов сварки (наплавки) неплавящимися (Н.Н. Бенардос, 1882 г.) и плавящимися (Н.Г. Славянов, 1888 г.) электродами основное внимание уделялось механизации и автоматизации процессов. Интересно отметить, что Н.Н. Бенардос спроектировал станок для сварки продольных и кольцевых швов с механизированным перемещением дуги вдоль шва, схема которого весьма близка к современным, а Славянов Н.Г. разработал источник тока (генератор). Однако изобретатели сварки намного опередили существовавший уровень техники.

В начале 20-х годов благодаря исследованиям металлургических и технологических процессов дуговой сварки вместо электродов с меловым покрытием были созданы электроды с «толстым» покрытием. Это способствовало широкому распространению ручной дуговой сварки. Поэтому предпринимались попытки этот процесс механизировать.

Аппарат, подающий электроды с толстым покрытием в дугу с заданной скоростью, который поддерживает стабильность дугового процесса и перемещает дугу вдоль оси шва, создан в 30-х годах фирмой «Коельберг». Несмотря на техническую оригинальность решения, оригинальную кинематическую схему (при «догорании» одного из электродов до определенной остаточной длины включался второй электрод, а держатель первого поднимался в установленное положение для ручной смены электрода; наличие механизма поперечных колебаний и системы управления скоростью подачи электрода), аппарат не мог дать существенного повышения производительности. Это объясняется тем, что величина сварочного тока ограничивается нагревом штучного электрода джоулевым теплом. Существенным недостатком была так же необходимость ручной замены электрода через каждые 1,5-2 мин. Поэтому, несмотря на то, что было изготовлено несколько серий данного аппарата, это направление механизации не получило распространения.

Известен еще один способ механизации процесса дуговой сварки штучными электродами. Этот способ, называемый теперь гравитационной сваркой, предложен еще в 30-х годах советским сварщиком-новатором Силиным под названием «сварка наклонным электродом». Однако в те годы этот способ имел ряд недостатков. Из-за широкого внедрения других более производительных механизированных процессов дуговой сварки работа над ним была свернута. Только в 60-70-х годах благодаря конструктивным усовершенствованиям оборудования, выполненным японскими фирмами, этот способ получил широкое распространение. Низкая стоимость оборудования в сочетании с возможностью обслуживания одним рабочим до четырех постов позволяет достичь большой экономической эффективности, несмотря на ограничение сварочного тока.

Значительно более перспективным оказалось другое направление механизации сварочных работ, ведущее свой путь от Н.Н. Бенардоса. и Н.Г. Славянова. Это направление основывается на использовании вместо штучного электрода - непрерывного : проволоки или ленты (предполагавшиеся Н.Н. Бенардосом дисковые электроды не нашли применения).

Первые аппараты, подающие непрерывную электродную проволоку в дугу и перемещающие ее вдоль шва, были созданы в 20-х годах с использовались для сварки стали малой толщины (до 6 мм.) В 1924 г. инженер и изобретатель Д.А. Дульчевский предложил станок для автоматической дуговой сварки с автоматической подачей электрода, а в 1925 г. он разработал аппарат с автоматизацией образования и регулирования дуги и автоматической подачей электрода. В начале 30-х годов он же создал сварочных аппарат оригинальной конструкции, который получил некоторое распространение в железнодорожных мастерских.

В годы первой пятилетки на заводе «Электрик» и Харьковском электромеханическом заводе проводили работы по созданию сварочных аппаратов. Одну из первых в стране сварочную головку предложил в 1927 г. на ХЭМЗ Р.И. Лашкевич.

Схема головки завода ХЭМЗ. 1927г.

В 1931 году заводом «Электрик» была разработана головка АМГ-1 для сварки открытой дугой. С 1932 по 1935 г. завод «Электрик» выпустил 102 головки и 5 головок для сварки угольной дугой.

Схема головки АМГ-1.

В начале 30-х годов работы по созданию автоматической головки для дуговой сварки проводились в электросварочной лаборатории АН УССР по руководством Е.О. Патона. В 1931-32 г. была создана первая модель сварочной головки для сварки открытой дугой. В 1934 г. в ИЭС была разработана вторая модель сварочной головки, в 1937 г. создана третья, которая оказалась особенно удачной. Так как в этих аппаратах применялась голая проволока, качество шва примерно соответствовало качеству шва, полученного при сварке электродами с меловым покрытием. Вместе с тем производительность сварки была довольно высокой благодаря возможности значительно увеличить величину сварочного тока, ввиду малого вылета электрода. Естественно, что из-за отсутствия защиты металла шва этот процесс сварки голой проволокой применялся только для сварки малоответственных швов. В то же время аппаратура, разработанная для этого способа сварки, послужила в дальнейшем прототипом оборудования для более совершенных способов.

Для защиты металла шва от окружающего воздуха пытались применить проволоку с покрытием. Основной трудностью при этом было подведение тока к электроду. Применялись автоматы работавшие с так называемой крестовой проволокой. Канавки крестообразной проволоки заполнялись покрытием. А ребра составляли контактную поверхность. Способ был прогрессивным, но отличался относительно невысокой производительностью.

Начиная с 1936 г. завод «Электрик» снял с производства головки тапа АМГ-1 и стал выпускать головки типа АГЭ-1 работавшие на переменном токе. В 1938 г. был внедрен первый в СССР сварочный трактор конструкции ИЭС, который сваривал металл открытой дугой. Продолжая работать над совершенствованием модели сварочной головки, ИЭС в 1940 г. создал сварочный автомат А-66. Электрическая схема этого автомата обеспечивает возбуждение дуги, поддержание постоянной длины дуги и напряжения и заварку кратера в конце шва.

Схема головки А-66.	Дифференциальный механизм.

В 1940 г. был разработан способ сварки под флюсом, поэтому головка А-66 была переоборудована для этих целей. В 1942 г. В. И. Дятловым был открыто саморегулирование дуги, поэтому под руководством П.И. Севбо была разработана упрощенная сварочная головка А-80 с постоянной скоростью подачи проволоки. В этом же году был создан сварочный аппарат, который не только выполнял сварку, но и сам передвигался вдоль шва (САГ-1). Дальнейшие работы по созданию автоматов для дуговой сварки были в основном в направлении совершенствования уже ранее созданных моделей, а так же над созданием сварочных машин и агрегатов.