Металлы и человек - Васильев Михаил - Страница 47

…В полутемной кузнице пылают горны. Вот кузнец в расстегнутой на груди холщовой рубахе и измазанном золой прожженном переднике выхватывает, разворошив угли, добела накаленную деталь. На нее подручный накладывает другую. Быстрые стремительные удары — и пластины сварены. Это — кузнечная сварка. Она применяется и сегодня.

Но наряду с ней развивалась и стала самостоятельной отраслью техники сварка, осуществляемая электрической дугой, пламенем горючего газа, теплом трения и т. д.

Изобретатели железного шитья

Электросварка возникла в России. Одним из ее создателей был Николай Николаевич Бенардос. Он родился в 1842 году в семье, где наследственной профессией было военное дело. Однако Николай изменил семейным традициям. В 1862 году он поступает на медицинский факультет Киевского университета. Но не медицине, а беспокойной судьбе изобретателя была отдана его жизнь.

Он изобретает бесконечно много. Более ста изобретений было сделано им за сорок лет, начиная с 1865 года. Не многим удается прибавить столько к сокровищнице человеческого знания, опыта и умения. Однако самым крупным его изобретением был «электрогефест» — электродуговая сварка металлов.

Современником и продолжателем дела Бенардоса был Николай Гаврилович Славянов.

Главным в изобретениях Славянова было применение электрода из того металла, из которого состоят свариваемые предметы. Он назвал свое изобретение «способом электрической отливки металлов», и сварку он представлял как процесс заполнения подготовленных ванночек расплавляемым металлом электрода. Он ввел подогрев деталей для улучшения качества шва. Он широко ввел в сварку шлак.

В 1927 году инженер Д. А. Дульгевский предложил сварку под слоем порошкообразных материалов. Это было продолжением мыслей Славянова.

Волшебная это вещь — электросварка! Сварщик держит в руках металлический стержень. В нем как будто ничего особенного. Но вот стержень приблизился к кромке свариваемого металла, и электрическое солнце запылало под руками мастера. Чтобы не ослепить себя блеском этого солнца, чтобы не обжечь им лицо, сварщик надевает темные очки, заслоняется черным щитом. Но всего удивительнее результат: два куска металла сшивает ровная металлическая строчка, как игла умелой швеи соединяет два куска ткани.

Где только не увидишь сегодня этих металлических швов! И вагоны метро, и мосты, и подъемные краны, и металлические каркасы высотных зданий сшиты умелыми руками электросварщиков.

В электрической дуге, вспыхивающей на конце электрода, температура достигает 2400–2600 градусов. В ее пламени плавится металл стержня и изделия.

Расплавленный металл заполняет сварочную ванну — углубление, в котором и идет в соответствующий момент сварка. По мере перемещения дуги металл застывает, образуя шов. О том, как быстро идет расплавление металла, может дать представление такая цифра: нормальный электрод длиной в 450 мм расплавляется за 2 минуты. Шов высотой в 6 мм за минуту вытягивается на 12 см.

Ученые подсчитали, что для заклепочного соединения площадью в 56 кв. см, воспринимающего усилие в 62 тонны, надо поставить 11 заклепок. Для этого надо затратить 1,72 человеко-часа. А сварной шов той же площади, воспринимающий то же усилие, «стоит» всего 0,71 человеко-часа. Значит, даже простая ручная электросварка более чем в два раза повышает производительность труда, облегчает его, обеспечивает экономию металла.

Но электросварка не только заменяет клепку, она позволяет осуществить такие работы, какие клепкой сделать невозможно.

Да, этой палочки не было и у самого искусного из волшебников.

Как прикрепить, например, к одному листу в стык другой стальной лист, не применяя накладок? Это можно сделать только сваркой. А можно ли клепкой поставить заплату на пробоину в корпусе затонувшего судна? Нет, это может только сварка.

Да, целительная электрическая дуга пылает и под водой, создавая вокруг себя газо-паровой пузырь, постоянно срывающийся, взлетающий вверх зыбким хороводом мелких пузырьков, но устойчиво защищающий пламя и сварочную ванну.

Разработал методику подводной сварки советский ученый К. К. Хренов.

Очень высокое умение, поистине искусство требуется от сварщика. Чуть отдалил электрод — погасла электрическая дуга, прекратилось плавление металла. Приблизил — и снова погасает дуга, а приварившийся к металлу электрод стоит скорбным памятником неумению и неловкости. И никакой силой уже не оторвешь этой «свечки», разве только отломить можно или отрезать другим электродом, направляемым более уверенной рукой. Не каждому и не сразу удается наложить ровный, как серебряная струя, шов. И кажется, никакой механизм не сможет заменить в этом деле искусную руку человека.

Их много, самых разнообразных видов сварного шва.

Но есть автоматы, заменяющие ручную сварку. Мало того, они работают лучше, производительнее, точнее самых умелых сварщиков. Рождены эти автоматы в Институте электросварки имени Е. О. Патона под руководством ученого, именем которого назван институт.

Автоматы обычно ведут сварку под слоем флюса. Рабочий устанавливает соответствующий режим, и вот автомат уже двинулся по горизонтальному или даже вертикальному шву. Он посыпает его слоем шлака, и под ним, плавящимся, спекающимся и прочно защищающим металл от атмосферного воздуха, а значит, от окисления, возникает уже металлическая строчка шва. И возникает она в 10–15 раз быстрее, чем при ручной сварке.

Конечно, и ручная сварка не осталась без изменения. Появились электроды, обмазанные толстым слоем смеси разнообразнейших веществ. Одни из них в процессе сварки входят в металл шва и улучшают его качество, другие образуют корку защитного шлака. Возникла сварка в атмосфере инертных газов, обволакивающих расплавленный металл и препятствующих его окислению. Сварщики взяли в руки связки, составленные нередко даже из электродов разных металлов. И там, где швы на металле свиваются причудливым узором, где они состоят из многих отдельных участков, пока в основном применяется ручная сварка. А там, где нужны длинные прямые швы, например при изготовлении резервуаров для хранения нефтепродуктов, безраздельно господствуют автоматы.

Электрическая дуга позволяет сваривать стали, чугуны (с предварительным нагревом свариваемых деталей до температуры 550–650 градусов), медь, алюминий. Для каждого из этих металлов разработана своя четкая технология электродуговой сварки.

Электродуговая сварка — отнюдь не единственный вид сварки, осуществляемой электричеством. Не меньше в ряде случаев, чем дуговая сварка, распространена сварка контактная.

…Стальные листы поступили в какую-то машину. По существу здесь нужен двойной ряд заклепок, который накрепко соединил бы листы. Опускается верхняя часть станка, и пятьдесят медных пальцев касаются стали. Меньше минуты длится это прикосновение, и челюсти машины разомкнулись. Рабочий вынимает листы. Их уже не разнять: в пятидесяти точках их металл соединен сваркой. Это так называемая точечная контактная сварка.

По медным пальцам — электродам был пущен ток большой силы. Места контактов стремительно нагрелись, электроды нажали на листы, и они сварились.

Видите, как высока производительность такой сварки? Свыше 10 тысяч точек в час может сварить такая машина.

Существуют машины, создающие не ряд сваренных точек, а сплошной шов. Принцип действия этих машин не отличается от машин точечной сварки, но вместо пальцев-электродов они снабжены дисками. Между этими дисками и протягиваются свариваемые листы. Производительность таких машин очень велика — до 5–6 м шва в минуту.

Третьим видом контактной электросварки является сварка стыковая. Свариваемые детали устанавливают в специальные устройства, плотно прижимающие их друг к другу. К деталям подключают ток. Наибольшее сопротивление он встречает, само собой разумеется, в месте соприкосновения деталей. Металл разогревается, переходит в пластическое состояние, а затем сваривается.