Технологія металів та їх зварювання

У цій статті хотілося б трохи поговорити про технологію металів та їх зварювання.

Поговоримо про технологію металів та їх зварювання в деяких її проявах. Протягом двадцятого століття зварювання стало одним із найпоширеніших технічних процесів. Сьогодні важко назвати інший процес, який би розвивався настільки стрімко. Вирішення безлічі проблем сучасності пов'язане з необхідністю отримання зварних з'єднань, здатних працювати в різних умовах, включаючи і екстремальні. Тому можна зробити висновок, що зварювання і в 21-му столітті не тільки не зменшить темп, а навпаки його наростить, тому що з'являються нові і нові види металів, що вимагають якісного зварного з'єднання. Нам потрібні будуть нові зварювальні технології та процеси, які створюються сьогодні як в Україні, так і в Росії (в інших країнах, звичайно, теж, але СНД кермує).

Познайомимося з таким видом зварювання, як зварювання в земних умовах. У 40-х роках ХХ століття був створений спосіб автоматичного зварювання під шаром флюсу. Під час Другої світової війни цей вид зварювання застосовувався для танків. Зварювалася броньована сталь. Тоді ж у Станкограді (як тоді називався Нижній Тагіл) було створено найкращий танк того часу Т-34, його бронекорпус зварювався автоматичним зварюванням. Автоматичний процес зварювання допомагав виконувати цю роботу молодим людям без досвіду роботи, які важко діставали до пульта управління. Зараз в інституті зварювання імені Патона у Києві стоїть пам'ятник симбіозу військової техніки та зварювання – танк Т-34. Цією роботою у ті воєнні часи активно займався Патон Євген Оскарович, який керував тоді інститутом зварювання, евакуйованим із Києва до Нижнього Тагілу. 5 листопада 1953 року в Києві було відкрито цільнозварний міст, який втілив у собі численні ідеї Євгена Оскаровича. Через півстоліття цей міст завдяки застосуванню надійних технологій зварювання служить вірою та правдою мешканцям Києва та гостям столиці. Приблизно водночас у промисловості почали впроваджувати та використовувати апарати для електрошлакового зварювання. Це було дуже зручно, тому що можна було зварювати метали великої товщини (до 4-х метрів). Дослідження, проведені в ІЕЗ ім. О.О. Патона виявили, що швидкість електрошлакового зварювання можна збільшити у 4 – 5 разів і тим самим зменшити перегрів металу під час зварювання. Це дає можливість відмовитися від термічної обробки та забезпечити необхідний комплекс зварного з'єднання. Ці пристрої виготовляв (за підтримки інституту Патона) Новокраматорський машинобудівний завод.

У технології електрошлакового зварювання є свої недоліки, наприклад, перегрів навколошовної зони під час зварювання, що у деяких випадках викликає необхідність додаткової термічної обробки (нормалізація). Застосування нових технологій у галузі електрошлакового зварювання дозволяє уникнути перегріву та нормалізації. На основі процесу електрошлакового зварювання створена технологія електрошлакового переплаву металу, електрошлакового лиття всіляких конструкцій, а це, у свою чергу, дає можливість виготовлення серйозних конструкцій - аж до корпусів підводних човнів, реакторів для атомної енергетики та ін.

Проривом у зварювальних технологіях можна назвати і створення методу зварювання оплавленням. Цей спосіб ефективно використовувався і для автоматичного контактного зварювання рейок у польових умовах. Контактне зварювання оплавленням відноситься до найбільш ефективних способів з'єднання металів. Розроблено спосіб, який отримав назву «Пульсуюче оплавлення», цей спосіб запатентований інститутом Патона у багатьох країнах світу. Він скорочує час зварювання у 2-3 рази, знижує втрату металу та споживану потужність. Створено спеціальні машини для контактного зварювання рейок, залізничних хрестовин та прокату. Каховський завод зварювального обладнання за кресленнями інституту ім. Патона налагодив випуск цих апаратів, які користуються популярністю у багатьох країнах світу.

Свого часу (ще тоді СРСР) виникла необхідність виробництва труб великого діаметра (ТБД). Інститут зварювання ім. О.О. Патона провів важливі дослідження та розробив технологію зварювання ТБД. В результаті знайшла успішне застосування технологія зварювання п'ятьма дугами прямошовних труб діаметром 1420 мм. Було створено та випробувано установки для швидкісного зварювання труб цим методом.

У разі прокладання трубопроводів у Сибіру за відсутності механізації зварювального процесу зварювання виконувалася вручну з допомогою штучних електродів. Це було складним завданням, т.к. треба було варити зі стельового положення по колу, накладаючи близько 4,5 метрів зварювального шва. Це дуже важкий, довгий та екологічно небезпечний процес. Було вжито заходів з метою полегшити працю зварювальників та створено установки для зварювання труб оплавленням. Якщо раніше зварювальник вручну заварював стик по колу протягом світлової зміни, то за допомогою нових апаратів на це йшло 2-3 хвилини, а з урахуванням попередньої підготовки – 10-15 хвилин. Тепер пересувні комплекси для стикового контактного зварювання у польових умовах значно спростили процес зварювання трубопроводів. Зварювальна машина знаходиться всередині труби і пересувається теж по її внутрішній частині, а це допомагає робити зварювання незалежно від погодних умов.

Ще один дуже цікавий вид зварювання – електронно-променевий. З успіхом застосовується у військовій промисловості (самолетобудування та ракетне виробництво). Це дуже цікавий процес зварювання, але він вимагає виробництва у вакуумі. На сучасних установках електронно-променевого зварювання здійснюється керування всіма параметрами режиму зварювання та переміщенням гармати по семи осях, що дає можливість виконувати зварювання виробів практично будь-яких просторових конфігурацій. Останнім часом у промисловості використовують гібридну методику зварювання (наприклад, застосовуючи електронний промінь та дугу, лазер та мікро-плазму). При застосуванні гібридного зварювання спільна дія на метал двох джерел тепла значно підвищує ефективність використання енергії кожного з них. ККД збільшується від 50 до 70%. Існує ще маса різних способів та методик зварювання металу, у різних умовах (включаючи космос та зварювання під водою). Технології зварювання продовжують стрімко розвиватися, багато в чому завдяки старанним працівникам інституту зварювання Патона. В Запоріжжі офіційним представником з продажу зварювального обладнання ТМ Патон є магазин «Зварювання-Запоріжжя». Адреса сайту:  https://patonweld.com.ua . Крім зварювального обладнання "Патон"  https://patonweld.com.ua  продає практично все зварювальне обладнання, доступне на теренах України. Магазин «Зварювання-Запоріжжя» здійснює доставку зварювального обладнання по всій Україні. Зварювання – це майбутнє, ми за майбутнє зі зварюванням!