Сварка является одним из ведущих технологи­ческих процессов обработки металлов. Большие преиму­щества сварки обеспечили ее широкое применение в на­родном хозяйстве; без нее сейчас немыслимо производство судов, турбин, котлов, самолетов, мостов, реакторов и других конструкций. Сваркой называется технологи­ческий процесс получения неразъемных соединений посред­ством установления межатомных связей между сваривае­мыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.

Сварное соединение металлов характеризуется непре­рывностью структур. Для получения сварного соедине­ния необходимо осуществить межмолекулярное сцепление между свариваемыми деталями, приводящее к установле­нию атомарной связи в пограничном слое.

Если зачищенные поверхности двух соединяемых метал­лических деталей при сжатии под большим давлением сблизить настолько, чтобы могло возникнуть общее электронное облачко, взаимодействующее с ионизирован­ными атомами обеих металлических поверхностей, полу­чим прочное сварное соединение. На этом принципе осуществляется холодная сварка пластичных метал­лов.

При повышении температуры в месте соединения дета­лей амплитуды колебания атомов относительно постоян­ных точек их равновесного состояния увеличиваются, и тем самым создаются условия более легкого получения связи между соединяемыми деталями. Чем выше темпе­ратура нагрева, тем меньшее давление требуется для осу - щестБлеппя сварки, а при нагреве до температур илнило - ння необходимое давление становится равным нулю.

Сварка плавлением осуществляется нагревом свари­ваемых кромок до температуры плавления без сдавлива­ния свариваемых деталей.

Все существующие способы сварки могут быть рн ще­лепні па две основные группы: сварку давлением (контакт­ная, газопрессовая, трением, холодная, ультразвуком) н сварку плавлением (газовая, термитная, электродуго - иая, электрошлакопаи, электронно-лучевая, лазерная).

Наибольшее распространение получили различные спо­собы электрической сварки плавлением, а ведущее место занимает дуговая сварка, источником теплоты при кото­рой служит электрическая дуга.

В 1802 г. русский ученый В. В. Петров (1761 —1834 гг.) открыл электрический дуговой разряд и указал на воз­можность его использования для расплавления металлов. Своим открытием Петров положил начало развитию новых отраслей технических знаний, получивших впоследствии практическое применение сначала в электродуговом осве­щении, а затем при электрическом нагреве, плавке и сварке металлов. В 1882 г. русский инженер Н. Н. Бе - иардос (1842—1904 гг.), работая над созданием крупных аккумуляторных батарей, открыл способ электродуго- Боп сварки металлов неплавящимся угольным электро­дом. Им были также разработаны способы дуговой сварки в защитном газе, дуговой резки металлов и др.

Способ дуговой сварки получил дальнейшее развитие в работах русского инженера Н. Г. Славянова (1854— 1897 гг.), предложившего в 1888 г. производить сварку плавящимся металлическим электродом. С именем Сла­вянова связано развитие металлургических основ элек­трической дуговой сварки, создание первого автомати­ческого регулятора длины дуги и первого сварочного генератора. Им предложены флюсы, позволяющие полу­чить высококачественный металл сварных швов.

Изобретения Бенардоса и Славянова были запатенто­ваны и использованы не только в России, но и во всех промышленно развитых странах.

Отсталая промышленность дореволюционной России не смогла в должном объеме использовать дуговую сварку. Широкое промышленное применение и развитие сварки в нашей стране началось после победы Великой Октябрь­ской социалистической революции.

В развитии сварки в СССР наблюдались следующие особенности: в 1924—1935 гг. сварочные процессы осу­ществлялись вручную электродами без покрытия или с тонкими ионизирующими покрытиями. Уже тогда под руководством В. П. Вологдина были изготовлены первые сварные котлы и корпуса нескольких судов. С 1935—• 1939 гг. на базе применения толстопокрытых электродов, электродных стержней из легированных сталей и других сплавов сварка широко внедрялась во всех отраслях промышленности. 1939 год характеризуется началом внед­рения автоматической и полуавтоматической сварки под слоем флюса, разработанной под руководством Героя Социалистического труда академика AM УССР Евгения Оскаровича Патона (1870—1953) в руководимом им Ин­ституте электросварки.

Сварка под флюсом за счет увеличения мощности сва­рочной дуги и надежной защиты зоны сварки от окружаю­щего воздуха позволяет значительно (в 5—10 раз) повы­сить производительность процесса, обеспечить хорошее качество сварного соединения, улучшить условия труда, повысить экономию материалов и средств. Сварка под слоем флюса позволила механизировать и усовершенство­вать технологию производства металлоконструкций, судов, барабанов, котлов, турбин, сварных резервуаров, машин и механизмов. Особенно эффективным для таких отрас­лей промышленности, как котлостроение, турбостроение и других, оказалось применение электрошлаковой сварки, разработанной в начале пятидесятых годов Институтом электросварки им. Е. О. Патона под руководством акад. Б. Е. Патона и д-ра техн. наук Г. 3. Волошкевича и отме­ченной Ленинской премией. Разработка этого вида сварки позволила механизировать сварку вертикальных швов практически неограниченной толщины. Это также позво­лило заменить литые и кованые детали сварными (рис. 1). На основе электрошлаковою процесса создан новый спо­соб получения металлов и сплавов с особыми свойствами, получивший название электрошлакового переплава.

С 1948 г. получили промышленное применение способы дуговой сварки в инертных защитных газах: ручная неплавящимся электродом, полуавтоматическая и авто­матическая иеплавящимся и плавящимся электродом.

В 1950—1952 гг. в ЦНИИТмаше была разработана сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа — процесса высокопроизводи­

тельного и обеспечивающего хорошее качество сварных соединений - За разработку этого способа сварки группе советских ученых во главе с д-ром техн. наук проф. К. Ф! Любавским была присуждена Ленинская премия.

Полуавтоматическая и автоматическая сварка в среде углекислого газа стала широко применяться в СССР и за рубежом. Возникла возможность дальнейшей механи­зации процесса сварки во всех пространственных поло­жениях. В настоящее вре­мя сварка в среде угле­кислого газа составляет более 25 % объема всех сварочных работ в нашей стране.

Для соединения туго­плавких, химически ак­тивных металлов и сплавов и ряда специальных ста­лей в конце пятидесятых годов французскими уче­ными был создан новый вид электрической сварки Рис. 1. Лито-сварная конструкция плавлением, получивший рабочего колеса гидротурбины название электронно-лу-

Красноярской ГЭС чевой сварки. Этот способ

сварки применяется и в нашей промышленности.

Большие заслуги в деле развития и совершенствования теории и практики сварочного производства имеют кол­лективы Института электросварки им. Б. О. Патона, ВНИИЭСО, ЦНИИТмаша. ЛПИ им. Калинина, МВТУ им. Баумана, Института металлургии им. Байкова АН СССР, объединения Кировский завод, заводові «Элек­трик», Балтийского, Уралмаша и др.

Преимущество сварных конструкций в настоящее время не вызывает сомнений. Применение сварки дает не только экономию металла (на 20—25 % по сравнению с клепкой и до 50 % по сравнению с литьем), времени и рабочей силы, уменьшение расходов на оборудование цехов по изготовлению металлоконструкций, улучшение условий труда, по и позволяет решить ряд сложных технических задач по созданию принципиально новых конструкций. Например, только благодаря применению сварки стало возможным изготовление очень экономичных шаровых емкостей для химической промышленности, уникальных
гидравлических и паровых турбин, при изготовлении которых применяются детали и узлы сложных форм, больших толщин из различных легированных сталей; двухслойных металлов (биметалл), представляющих собой малоуглеродистую или низколегированную сталь толщи­ной выше 6 мм, покрытую тонким слоем высоколегирован­ной стали или алюминиево-магниевым сплавом. Это позволяет получить большую экономию дорогостоящих и дефицитных материалов. Двухслойные материалы широко используются в аппаратуре химической, нефтеперераба­тывающей и других отраслях промышленности.