Достоинства и недостатки традиционных способов сварки

К традиционным способам сварки относят дуговую электрическую сварку (Н.Н.Бенардос, Н.Г.Славянов) и все ее разновидности, включая автоматическую дуговую сварку под флюсом (Н.Г.Славянов, Д.А.Дульчевс-кий, Е.О.Патон, В.И.Дятлов), дуговую сварку в среде защитных газов, в том числе в среде углекислого газа (К. В.Любавский, Г.Д.Никифоров, А.И.Акулов, Институт электросварки (ИЭС) им. Е.О.Патона), электрошлаковую сварку (Г. Б.Волошкевич, Медовар ИЭС им. Е. О. Патона), газопламенную сварку и резку (С. К. Девиль, Ш. Пикап, Э.Фуше), контактную сварку (Э.Томсон, Н.Н.Бенардос, Д. Сиаки). Широкое их использование и внедрение в промышленность этих способов сварки стало возможным благодаря следующим достоинствам:

– по сравнению с болтовыми и клепаными соединениями сварка повышает производительность труда в десятки раз, при этом, облегчается конструкция изделия;

сварка позволяет быстро восстанавливать и ремонтировать изношенные и поломанные при авариях детали, узлы, устройства и механизмы;

– сварка оказывается незаменимой в создании новых ответственных конструкций и технологий.

Недостатки традиционных методов сварки:

– наличие сложно-деформируемого состояния сварного шва и околошовной зоны;

– недостаточная прочность сварных соединений при наличии динамических нагрузках;

– необходимость специального оборудования и материалов.

Кроме этого к концу XX века оказалось, что у газопламенной сварки почти нет резерва: мощность и концентрация пламени находятся пределе, а сам процесс газопламенной сварки относится к категории взрывоопасных. Также стали видны недостатки электрической дуги как основного источника нагрева при всех разновидностях и способах сварки.

Исследования академика В.И.Столбова показали, что сварочная дуга легко поддается воздействию даже слабых внешних воз­мущений, меняя свои силовые и тепловые поля. Относительно слабая связь дуги с анодом и катодом требует специальных мер защиты от термогазодинамических и электромагнитных воздействий.

Сварочная дуга — не простой потребитель электроэнергии. В течение цикла сварки сила тока, протекающего через дугу, источник питания (ИП) и электрическую сеть, может несколько раз измениться от максимального значения при коротком замыкании электрода на деталь и до нуля при обрывах дуги.

При РДС требуются особое искусство и устойчивые навыки по ведению стабильного процесса горения дуги и металлургической обработке шва, и главное — качественное выполнение сварных соединений металлов во всех пространственных положениях шва, включая нижнее, вертикальное и потолочное.

Перспектива развития дуговой сварки стала зависеть от решения проблемы совместимости ИП с энергетическими системами электросети (ее переходными и резонансными свойствами), с процессами, происходящими в сварочной ванне (электрическими, тепловыми, гидродинамическими, деформационными, металлургическими), а также от окончательного решения проблемы помех, создаваемых этими ИП в эфире.

Учитывая опасное воздействие на сварщика или оператора сварочной машины электромагнитного излучения дуги и источника питания, вредное воздействие флюсовой пыли и аэрозолей (железо, марганец, хром, никель, алюминий, медь, цинк и их окси­ды, а также фтор, кремний, азот), а также инфракрасных (ИК) и ультрафиолетовых (УФ) излучений, к концу XX в. стало ясно, что никакие сверхсовременные сварочные маски и лицевые щитки с системами подачи воздуха и автоматически затемняющимися светофильтрами (защита от светового ультрафиолетового излучения) не спасают сварщика от пневмокониоза, хронического бронхита, интоксикаций и риска развития лейкозов и злокачественных но­вообразований. Многие сварщики с большим стажем по состоянию здоровья не дорабатывают даже до льготного пенсионного возраста — 55 лет.

Итак, к началу XXI в. прояснилась и определилась не только проблема с ИП сварочной дуги, но и проблема с экологичностью самого процесса сварки с пагубным воздействием на сварщика как электрической дуги, так и ИП этой дуги. Назрела необходимость в изыскании высокоэкологичных безлюдных специальных способов сварки, лишенных недостатков традиционных способов сварки. (из Баннова)