Разработка новых источников

Раздел V. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ИСТОЧНИКОВ

Тема 5.1. Производство и испытание источников

Характеристика рынка оборудования сварки плавлением в РБ. Разработка новых источников. Испытания готовой продукции. Выбор, монтаж и пуск источников. Методика выбора, размещение и подключение. Наладка. Обслуживание и ремонт. Безопасная эксплуатация источников. Устранение неисправностей.

 

Характеристика рынка оборудования сварки плавлением в РБ

Структура мирового рынка сварочных материалов для дуговой сварки2010 года выглядит так:

· покрытые электроды — 20%,

· сплошные проволоки — 63%,

· порошковые проволоки — 9%,

· материалы для сварки под флюсом — 8 %.

 

Для стран СНГ типичной является следующая технологическая структура способов дуговой сварки:

· ручная сварка — 68,2%,

· в защитных газах — 21,3%,

· порошковой проволокой — 0,7% 

· под флюсом — 9,8%.

В Республике Беларусь технологическая структура применяемых способов дуговой сварки выглядит (2010 г.) так:

ручная дуговая сварка – 50%;

ручная газовая сварка – 5%,

механизированная сварка в СО₂ – 30%;

механизированная сварка в смесях (СО₂+Аr) – 5%;

аргонно-дуговая сварка – 4%;

сварка под флюсом – 1,5%;

автоматизированная сварка, в т.ч. с помощью роботов – 1,0%;

сварка электронным лучом – 1,5%.

Удельный вес ручных способов сварки в строительстве достигает 80%, а по отрасли машиностроительного производства – более 30%.

В среднем на сварочное производство приходится до 15% общего энергопотребления.

Если сравнить затраты на 1 кг наплавленного металла при ручной дуговой сварке, механизированной в СО₂ и автоматической под флюсом, то переход от ручной дуговой сварки к механизированной в СО₂ обеспечит снижение затрат на 28% и энергоемкости (кВт.ч/кг) – на 48%, а с учетом общеобменной вентиляции – на 73%.

Для автоматической сварки под флюсом – снижение затрат на 60%, энергоемкости – на 24% и с учетом общеобменной вентиляции – на 90%. (еще более эффективен переход на использование порошковой проволоки).

Кроме того, при механизированной сварке в СО₂ потери электродного металла в 1,5 – 2,5 меньше, чем при РДС, а производительность процесса сварки повышается на 15-20%. Коэффициент перехода в металл шва при РДС составляет 0,7, а для проволоки – 0,93.

Таким образом, одним из путей повышение конкурентоспособности сварочного производства республики является изменение технологической структуры применяемых способов дуговой сварки.

Разработка новых источников.

Впервые мысль о возможности практического использования «электрических искр» для плавления металлов высказал в 1753 г. академик Российской Академии наук Г. Р. Рихман, исследовавший атмосферное электричество.

В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии Василий Владимирович Петров открыл явление электрической дуги. Петров исследовал возможности использования электричества для освещения. Им был собран «Вольтов столб» из 2 400 пар медно-цинковых кружков, с проложенной между ними бумагой, смоченных раствором нашатыря. Это была одна из самых мощных электрических батарей того времени.

В. В. Петров в своих трудах первым описал явление электрической дуги и показал возможность использования теплоты, выделяемой дугой, для плавления металлов.

Этим открытием, одним из самых значительных в XIX веке, В. В. Петров положил начало развитию новых технических знаний и науки, получивших дальнейшее практическое применение в электродуговом освещении, электрическом нагреве, плавке и сварке металлов.

Однако в то время это открытие не нашло практического применения. Спустя почти 80 лет наш русский изобретатель Н. Н. Бенардос в 1892 г. начал разработку практического применения электрической дуги для сварки металлов. Н. Н. Бенардос в 1885–1887 гг. запатентовал свой способ сварки «Электрогефест», или «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока», в 13 странах, в том числе и в Америке, хотя американский ученый И. Томпсон в 1867 г. одним из первых в мире пытался сварить два куска металла электросваркой.

В 1892 г. на электротехнической выставке, проходившей в Петербурге, Н. Н. Бенардос представил описание своего изобретения: «Электропайка, электросварка, электроотливка, электронаслоение, электросверление, электроразрезывание всех металлов». Он присоединял один полюс динамо-машины к листу металла, а другой к угольному электроду. В пламя дуги вводили металлический стержень.

Но Бенардос не догадался о том, что можно не вводить посторонний металл при плавящемся электроде. Это сделал русский ученый Н. Г. Славянов. Его «Способ электрической отливки металлов» увидел весь мир. На выставке в 1893 г. Славянов получил золотую медаль «За дуговую электросварку». Он представил двенадцатигранную призму из никеля, томпака, стали, чугуна, нейзильбера, бронзы обычной и колокольной, где все грани были соединены сваркой. После этого Америка уже не сомневалась в возможностях сварки цветных металлов по способу Н. Г. Славянова.

С именами Н. Г. Славянова и Н. Н. Бенардоса связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, контактной сварки, создание первого автоматического регулятора длины дуги и первого сварочного генератора. Н. Г. Славяновым были предложены флюсы для получения высококачественного металла сварных швов. В Московском политехническом музее демонстрируется подлинный сварочный генератор Н. Г. Славянова и образцы сварных соединений.

В начале 1930-х годов в связи с потребностью в более прогрессивных способах соединения металлов стала развиваться сварочная техника. В 1929 г. советский инженер-изобретатель Д. А. Дульчевский разработал способ автоматической дуговой сварки под флюсом. Под руководством академика В. П. Вологдина в 1924–1935 гг. с использованием электрической дуговой сварки были изготовлены первые отечественные котлы и корпуса судов. Сварку применяли ручную дуговую, электродами с тонкими ионизирующими покрытиями.

В 1935–1939 гг. стали применять легированные электроды с толстым покрытием. Их применение позволило использовать сварку в изготовлении промышленного оборудования и строительных конструкций.

Огромный вклад в развитие сварочных технологий внес киевский институт им. Е. О. Патона.

Здесь была разработана электрошлаковая сварка, изготовлены высокоскоростные сварочные машины для сварки под флюсом. Применение электрошлаковой сварки позволило заменить литые и кованые крупногабаритные изделия сварными, более технологичными.

В период Великой Отечественной войны сварка получила широкое применение в военной технике, были разработаны уникальные способы сварки броневых сталей. В послевоенное время при восстановлении народного хозяйства сварка как прогрессивный способ соединения металлов значительно вытеснила клепку.

С 1948 г. промышленное применение получили новые способы сварки: сварка в среде защитных газов, ручная, механизированная и автоматическая сварка плавящимся и неплавящимся электродом.

В 1950–1952 гг. в ЦНИИТМАШе при участии МВТУ им. Н. Э. Баумана и ИЭС им. Е. О. Патона под руководством профессора К. Ф. Любавского была разработана сварка низколегированных и низкоуглеродистых сталей в среде углекислого газа. Сейчас этот способ сварки составляет 30 % объема всех сварочных работ.

В конце 1950-х годов французскими учеными был разработан новый вид сварки плавлением – электронно-лучевой, получивший широкое применение в производстве микроэлектронной техники и выплавке особо чистых сплавов.

Впервые в мире советские космонавты В. Кубасов и Г. Шонин в 1969 г. осуществили автоматическую сварку и резку металлов в открытом космосе. В 1984 г. космонавты С. Савицкая и В. Джанибеков провели ручную сварку, резку и пайку различных металлов в космосе. В настоящее время сварку и резку металлов проводят в космосе, под водой, в вакууме и на открытом воздухе.

Открытая и разработанная Н. Н. Бенардосом в 1887 г. контактная и шовная сварка широко применяется в настоящее время. Кузов современного автомобиля, состоящий из тонколистовых штампованных деталей, сварен более чем в 10 тысячах точек. Самолет насчитывает уже несколько миллионов сварных точек или «электрозаклепок».

Основой техники и научно-технического прогресса служит наука. Внедрение результатов научных исследований, новых идей и новых знаний ускоряют прогресс техники, которая, в свою очередь, на основе достижений науки создает материальные блага, увеличивает силы человека.

Для производства необходима взаимозаменяемость деталей, которые должны легко становиться на место без всякой пригонки. Все детали должны изготавливаться с высокой точностью, и их размеры не должны выходить за пределы установленных допусков.

Особенно важна стандартизация. Она сокращает большое количество типов и размеров одноименных деталей, материалов, изделий к ограниченному их числу, включенному в стандарт, точно определяющий их размеры, качество, состав.

В сварочном производстве разработаны десятки стандартов на способы сварки, сварочные материалы и оборудование, методы контроля и др. Унифицирована сварочная терминология, что обеспечивает использование всеми специалистами одинаковых терминов и их толкование.

Стандарты должны обязательно строго соблюдаться всеми предприятиями, выпускающими любую продукцию.