Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах
Рассмотрена история возникновения и развития дуговой сварки в активных газах. Отмечается, что этот способ сварки развивался по металлургическим и электродинамическим составляющим процесса. Максимальный эффект его применения достигнут при импульсном управлении плавлением электрода, а также использов...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2008
|
| Назва видання: | Автоматическая сварка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99961 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах / А.П. Литвинов // Автоматическая сварка. — 2008. — № 7 (663). — С. 43-48. — Бібліогр.: 61 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-99961 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-999612016-05-15T03:03:10Z Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах Литвинов, А.П. Из истории сварки Рассмотрена история возникновения и развития дуговой сварки в активных газах. Отмечается, что этот способ сварки развивался по металлургическим и электродинамическим составляющим процесса. Максимальный эффект его применения достигнут при импульсном управлении плавлением электрода, а также использовании специальных составов электродных проволок и защитного газа. Analyzed is the history of emergence and development of arc welding in active gases. It is n oted that this welding method was developed on the basis of progress in metallurgical and electrodynamic components of the process. Maximum effect of its application was achieved at pulsed control of electrode melting, as well as by using special compositions of electrode wires and shielding gas. 2008 Article Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах / А.П. Литвинов // Автоматическая сварка. — 2008. — № 7 (663). — С. 43-48. — Бібліогр.: 61 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99961 621.791.75 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Из истории сварки Из истории сварки |
| spellingShingle |
Из истории сварки Из истории сварки Литвинов, А.П. Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах Автоматическая сварка |
| description |
Рассмотрена история возникновения и развития дуговой сварки в активных газах. Отмечается, что этот способ сварки развивался по металлургическим и электродинамическим составляющим процесса. Максимальный эффект
его применения достигнут при импульсном управлении плавлением электрода, а также использовании специальных составов электродных проволок и защитного газа. |
| format |
Article |
| author |
Литвинов, А.П. |
| author_facet |
Литвинов, А.П. |
| author_sort |
Литвинов, А.П. |
| title |
Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах |
| title_short |
Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах |
| title_full |
Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах |
| title_fullStr |
Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах |
| title_full_unstemmed |
Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах |
| title_sort |
разработка и развитие дуговой сварки в активных газах |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Из истории сварки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99961 |
| citation_txt |
Разработка и развитие дуговой сварки в активных газах / А.П. Литвинов // Автоматическая сварка. — 2008. — № 7 (663). — С. 43-48. — Бібліогр.: 61 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT litvinovap razrabotkairazvitiedugovojsvarkivaktivnyhgazah |
| first_indexed |
2025-07-07T10:10:26Z |
| last_indexed |
2025-07-07T10:10:26Z |
| _version_ |
1836982496990855168 |
| fulltext |
УДК 621.791.75
РАЗРАБОТКА И РАЗВИТИЕ ДУГОВОЙ СВАРКИ
В АКТИВНЫХ ГАЗАХ
А. П. ЛИТВИНОВ, канд. техн. наук (Приазов. гос. техн. ун-т, г. Мариуполь)
Рассмотрена история возникновения и развития дуговой сварки в активных газах. Отмечается, что этот способ
сварки развивался по металлургическим и электродинамическим составляющим процесса. Максимальный эффект
его применения достигнут при импульсном управлении плавлением электрода, а также использовании специальных
составов электродных проволок и защитного газа.
К л ю ч е в ы е с л о в а : сварочное производство, дуговая
сварка, источник питания, сварка в активных газах, сварка
в углекислом газе, металлургия сварки, электродная прово-
лока, история техники
Дуговая сварка плавящимся электродом в угле-
кислом газе в настоящее время нашла широкое
применение в производстве стальных металлокон-
струкций. С первых лет создания промышленно
пригодной технологии она стала важным средс-
твом механизации сборочно-сварочных работ, по-
теснив ручную дуговую сварку и полуавтомати-
ческую шланговую под флюсом (шланговую),
применявшихся в судо-, автомобиле-, вагоност-
роении и ряде других отраслей промышленности
сначала в СССР, а вскоре и в других странах.
Однако до настоящего времени не выполнен ана-
лиз развития этого вида сварки. В сборниках и
монографиях, в том числе посвященных истории
сварки, допущены неточности технологического
характера, касающиеся сварки стержневыми элек-
тродами в смесях газов, составов проволок, сва-
риваемых металлов, не выделены основополага-
ющие технические решения и не выполнен
системный анализ возникновения и развития тех-
нологий сварки в углекислом газе, не приведена
последовательность развития этого способа свар-
ки [1–4]. Известны работы, в которых рассмот-
рены преимущества дуговой сварки плавящимся
электродом в защитном газе, ограничения, основ-
ные характеристики, возможности автоматизации
и роботизации, способы управления переносом
металла, рекомендации по выбору сварочной про-
волоки и режимов сварки [5].
В последней из работ [6], посвященной дос-
тижениям и проблемам сварки переменным то-
ком, отмечены особенности процессов плавления
электродной проволоки, в том числе и в угле-
кислом газе, и конструкции источников питания.
Однако до настоящего времени не выполнен ана-
лиз развития этого вида сварки.
Целью настоящей работы является системати-
зация и установление последовительности разра-
ботки основных способов дуговой сварки в ак-
тивных газах, а также история расширения ее тех-
нологических возможностей.
Сварка угольным электродом в углекислом
газе. В первом способе дуговой сварки, разра-
ботанном Н. Н. Бенардосом, ионы углерода учас-
твовали в реакциях с кислородом и вытесняли
воздух из зоны сварки, предотвращая окисление
и азотирование металла [7]. В начале ХХ в. раз-
вернулась работа по улучшению качества, уни-
версальности применения и повышению произ-
водительности процесса сварки. Были разработа-
ны ацетилено-кислородная сварка и дуговая свар-
ка штучными металлическими электродами с пок-
рытиями. Однако в стационарных условиях сталь-
ные, чугунные и медные изделия продолжали сва-
ривать и ремонтировать по способу Бенардоса [8]:
для сварки угольной дугой алюминия и его спла-
вов на кромки наносили водные растворы солей
фтора и хлора. В 1920-х годах в США делались
попытки применить углекислый газ как средство
защиты при сварке (Э. Томсон, компания «Дже-
нерал электрик»), но положительных результатов
получить не удалось, поскольку при сварке об-
разовывались поры. С середины 1920-х гг. в Гер-
мании и ряде других стран интенсивно работали
над проблемой автоматизации дуговой сварки,
причем сварка угольным электродом рассматри-
валась как одна из наиболее перспективных тех-
нологий [9]. Е. О. Патон отмечал, что сварка
угольным электродом находила за рубежом ши-
рокое применение [9]. В 1936 г. сотрудник ИЭС
Н. Г. Остапенко разработал способ дуговой сварки
угольным электродом в струе углекислого газа
и атмосфере сгорающего бумажного шнура [8].
Благодаря такой защите можно менять полярность
© А. П. Литвинов, 2008
ИЗ ИСТОРИИ СВАРКИ
7/2008 43
процесса и улучшать управление тепловложени-
ем. К 1938 г. в ИЭС усовершенствовали полу-
автоматическую и автоматическую сварку уголь-
ным электродом [10]. Сварка угольным электро-
дом в углекислом газе продолжала применяться
в 1940–1950-х годах как механизированная тех-
нология для серийного изготовления ряда сталь-
ных изделий [11]. Н. Г. Остапенко писал: «Струя
углекислого газа, обдувая раскаленный угольный
электрод, образует окись углерода, которая не яв-
ляется окислителем и поэтому может служить за-
щитной атмосферой, предохраняющей расплав-
ленный металл в зоне сварки от окружающего
воздуха…» [12, с. 7]. Изделия из стали, сваренные
угольной дугой в углекислом газе (канистры,
электрические конденсаторы, сосуды щелочных
аккумуляторов, тонкостенные резервуары, трубы
и др.), соответствовали требованиям прочности
и герметичности, предъявляемым к сосудам, ра-
ботающим при нормальном давлении [12, 13]. Од-
новременно в ИЭС были сделаны попытки раз-
работать технологию сварки в углекислом газе
плавящимся электродом, однако положительного
результата достигнуть не удалось [1].
Развитие металлургии сварки плавящимся
электродом в углекислом газе. К концу 1930-х
годов в США (фирма «Линде») и СССР (в ИЭС
под руководством Е. О. Патона) создана автома-
тическая дуговая сварка железа и стали под слоем
флюса [8]. В ИЭС высокого качества металла шва
удалось достичь благодаря применению электрод-
ных кремнемарганцовистых проволок, изготов-
ленных на заводах «Серп и Молот» и «Красный
Профинтерн [14, с. 28]. 14 февраля 1941 г. был
утвержден ГОСТ 178–41 на сварочные проволоки,
мас. %: до 0,16 C; 0,8…1,1 Mn; 0,6…0,9 Si, не
более 0,04 S, не более 0,04 P [14 с. 34]. Е. О.
Патон отмечал, что «... флюс или электродная про-
волока должны содержать марганца больше, чем
необходимо получить его в металле шва» [14,
с. 38]. Повышенное содержание кремния и мар-
ганца по сравнению с содержанием этих элемен-
тов в обычных конструкционных сталях было вве-
дено именно с целью раскисления. Идея приме-
нения кремнемарганцовистых проволок исполь-
зована и К. В. Любавским в Центральном науч-
но-исследовательском институте технологии ма-
шиностроения в отделе сварки, которым по сов-
местительству руководил Е. О. Патон, при раз-
работке флюсов новых составов [15].
В 1952 г. К. В. Любавским и Н. М. Новожи-
ловым продемонстрирована возможность сварки
сталей плавящимся электродом с использованием
углекислого газа в качестве защиты (авторское
свидетельство СССР № 104283 от 2 февр. 1952 г).
Низкоуглеродистые стали и сталь 30ХГСА они
сваривали с использованием известных электрод-
ных проволок (состав по ГОСТ 2246–51) с раскис-
лителями — марганцем и кремнием [16]. Однако
при сварке стали Х18Н9Т несмотря на примене-
ние специальных проволок легирующие примеси
выгорали [16, с. 6]. Плавление электродной про-
волоки протекало нестабильно, сопровождалось
веерообразным разбрызгиванием. Авторы отме-
чали, что ввиду «… больших потенциальных воз-
можностей использования этого процесса для ав-
томатической и полуавтоматической сварки це-
лесообразно дальнейшее изучение этого процесса
с созданием необходимых электродных проволок
и специальной аппаратуры» [16, с. 8]. Сильное
разбрызгивание электродного металла и неудов-
летворительное формирование шва они объясняли
прежде всего интенсивным сжатием столба дуги
вследствие отбора энергии на диссоциацию и ио-
низацию молекулярных газов по периферии стол-
ба [17]. Добиться стабильного протекания про-
цесса стало одной из важнейших задач по соз-
данию промышленной технологии и оборудова-
ния. В то же время, как известно, характер пе-
реноса капли зависит от совместного действия
плавления электрода давления дуги, сил повер-
хностного натяжения жидкого металла, тяжести
и электродинамических, значения и направление
которых изменяются в процессе образования и
отрыва капли [18, 19].
Дальнейшее развитие сварки в углекислом газе
пошло по двум направлениям, которые можно
назвать металлургическим и магнитоэлектродина-
мическим, что в итоге привело к созданию сов-
ременных технологий — регулированию элект-
рофизических параметров. В зону сварки стали
вводить вещества, изменяющие потенциал иони-
зации дугового разряда. В 1960–1970-х годах ин-
тенсивно разрабатывали составы электродных
проволок и определяли параметры режимов; поз-
же начался поиск составов защитных газов
(МВТУ им. Н. Э. Баумана, ИЭС им. Е. О. Патона,
Ростовский институт сельскохозяйственного ма-
шиностроения (РИСХМ) и др.). Основным метал-
лургическим направлением стало целенаправлен-
ное изменение химического состава электродного
металла как средство регулирования плавления
и переноса металла в основном за счет введения
в зону сварки элементов с низким потенциалом
ионизации (солей щелочных, щелочноземельных
элементов) и различных легирующих элементов.
Наиболее практичным и эффективным признано
применение порошковой проволоки. В 1957 г.
И. К. Походней разработаны составы электрод-
ных проволок для наплавки в углекислом газе
(ИЭС им. Е. О. Патона) [20]. Порошковая про-
волока продолжала совершенствоваться, диапазон
ее применения распространился на сварку в уг-
лекислом газе легированных и теплоустойчивых
сталей, сталей повышенной прочности, а также
наплавку [21, 22].
44 7/2008
Нанесение на проволоку Св-08Г2С тонкого
слоя активаторов, добавление в состав плавяще-
гося электрода редкоземельных металлов
(0,03…0,07 %) позволило улучшить технологи-
ческие свойства процесса, повысить стабильность
горения дуги, снизить потери металла на разб-
рызгивание и содержание азота и водорода в ме-
талле швов. При использовании в качестве акти-
ватора водного раствора углекислых солей цезия
и натрия удалось получить устойчивый струйный
перенос металла. Установлено, что при активации
электрода на закритическом для стандартной
кремнемарганцовистой проволоки токе дуга в уг-
лекислом газе становится пространственно устой-
чивой. При импульсно-дуговой сварке с преры-
висто-струйным переносом электродного металла
потери его на разбрызгивание уменьшились до
3…5 % [23–26]. Для обеспечения высоких меха-
нических свойств металла шва В. И. Ульяновым
и другими специалистами ИЭС им. Е. О. Патона
предложено легировать проволоку Св-08Г2С алю-
минием (до 0,01 %) [27]. В 2000 г. разработаны
композитные сварочные проволоки на основе еди-
ной унифицированной матрицы с сердцевиной,
состоящей из обогащенной микролегирующими
модифицирующими или флюсующими добавками
в несвязанном с примесями состоянии в изоли-
рующей оболочке [28].
В 1974 г. в ИЭС им. Е. О. Патона было до-
казано, что при сварке в углекислом газе с до-
бавкой кислорода (до 30 %) проволока должна
содержать повышенную массовую долю кремния
или быть дополнительно легирована титаном и
алюминием [29]. Для уменьшения разбрызгивания
и исключения образования оксидной пленки на
поверхности шва при сварке кислостойких сталей
предложена комбинированная газовая защита
зоны сварки с подачей из отдельных сопел аргона
и углекислого газа [30]. Разработку составов газов
и повышение качества защиты зоны сварки вы-
полняли и при решении других проблем. Так,
сварка в смеси Ar + О2 + CO2 по сравнению со
сваркой в углекислом газе и под флюсом обес-
печивает более высокое сопротивление металла
шва зарождению трещин [17, 31, 32]. В последние
десятилетия основное внимание уделялось уве-
личению производительности сварки за счет при-
менения смесей газов CO2 + 25…30 % He, что
намного увеличивает скорость подачи проволоки
и обеспечивает стабильность процесса [33].
Исследование электрофизических явлений
и разработка источников питания. Для расши-
рения области применения сварки в углекислом
газе следовало разработать способы управления
плавлением и переносом электродного металла.
Наиболее перспективными считали импульсно-
дуговые процессы, связанные с изменением элек-
трических параметров режима. В течение 1940–
1950-х гг. в ИЭС им. Е. О. Патона накоплен боль-
шой опыт исследования процессов и внедрения
дуговой сварки тонкой проволокой под флюсом.
Б. Е. Патон, изучая электроэнергетические харак-
теристики процессов дуговой сварки, определил
условия сварки с саморегулированием плавления
электродной проволоки и требования к элементам
сварочной цепи [34, 35]. В ИЭС им. Е. О. Патона
была установлена возможность управления плав-
лением и переносом электродного металла, а так-
же другими характеристиками процесса за счет
импульсов тока или программирования измене-
ний мгновенной мощности. Импульсно-дуговая
сварка с постоянной скоростью подачи электрода
и принудительными короткими замыканиями в
инертных газах впервые осуществлена в 1953 г.
А. В. Петровым в Научно-исследовательском ин-
ституте авиационных технологий (НИАТ) [36].
В 1956 г. ИЭС и в НИАТ разработан процесс
сварки в углекислом газе тонкой проволокой ди-
аметром 0,6…1,2 мм, протекающий с принуди-
тельными короткими замыканиями дугового про-
межутка [37, 38]. Приступив к исследованиям но-
вого процесса, Б. Е. Патон установил следующее:
«Сварочная дуга в углекислом газе более конт-
рагирована, чем в аргоне, имеет возрастающую
вольт-амперную характеристику и обладает
свойством саморегулирования; в углекислом газе
целесообразно применять источники питания пос-
тоянного тока с жесткой либо возрастающей
внешней характеристикой. Большой интерес
представляет применение сварочных полупровод-
никовых выпрямителей, схема которых снабжена
необходимыми обратными связями …». Б. Е. Па-
тон отмечал, что «… решение по применению
переменного тока для питания дуги в углекислом
газе следует искать в активировании электродной
проволоки, а также применении специальных сва-
рочных трансформаторов с обратными связями
и импульсным зажиганием дуги» [39, с. 6].
В ИЭС им. Е. О. Патона было доказано, что
при повышенной плотности тока в плавящемся
электроде устойчивость процесса сварки может
быть достигнута в случае использования в качес-
тве источника питания генератора постоянного
тока с жесткой характеристикой. Импульсно-ду-
говая сварка с постоянной скоростью подачи элек-
трода была разработана в ИЭС им. Е. О. Патона
в 1956 г. [38]. В последующие годы импульсно-
дуговые процессы продолжали разрабатывать в
ряде других стран [40, 41]. К началу 1970-х гг.
сформировались основные виды импульсно-дуго-
вой сварки: с непрерывным горением дуги; с при-
нудительными короткими замыканиями разрядного
промежутка, в том числе с принудительными об-
рывами дуги [42–45]. Сварку с непрерывным го-
рением дуги обычно ведут с наложением импульсов
тока одинаковых параметров или группы импульсов
7/2008 45
различных параметров. Процесс с принудитель-
ными короткими замыканиями достигается, как
правило, программирование тока при сварке в уг-
лекислом газе тонкой проволокой [46, 47].
Основной задачей совершенствования обору-
дования, которую решали в ИЭС, РИСХМ, фирме
«Линкольн электрик» (США) и других фирмах,
являлось управление процессом массопереноса
электродного металла не с помощью традицион-
ного формирования импульсов, отрывающих кап-
ли электродного металла и реализующего таким
образом сварку без коротких замыканий (режим
«пульс»), а принудительным формированием ко-
ротких замыканий путем управления током и нап-
ряжением на дуге. В ИЭС им. Е. О. Патона раз-
работан процесс, при котором принудительные
короткие замыкания дугового промежутки кап-
лями электродного металла происходят под дейс-
твием кратковременных импульсов тока. Для ста-
билизации процесса сварки, особенно для сни-
жения разбрызгивания, найдены оптимальные со-
отношения между напряжением и током, разра-
ботаны источники питания с соответствующими
динамическими свойствами. Установлена связь
между параметрами переноса металла и характе-
ристиками источника питания такими, как индук-
тивность цепи, сопротивление короткого замыка-
ния и др. Отработаны механизмы подачи, системы
управления режимом, созданы полуавтоматы, в
том числе и для двухрежимной сварки [48–51].
К 1970 г. впервые была осуществлена автомати-
ческая сварка переменным током в углекислом
газе [52]. В последующие годы эта технология
совершенствовалась на новой технической базе;
были созданы стабилизаторы горения дуги с двой-
ным управлением [53, 54].
Оба направления усовершенствования сварки в
углекислом газе использовались для создания тех-
нологии сварки конкретных металлов и изделий.
Многие задачи удалось решить с помощью импуль-
сного управления током и мощностью дуги с прог-
раммируемой подачей защитных газов (углекислого
и газовых смесей с аргоном) в зону сварки. С этой
целью разработано оборудование для автоматичес-
кой и полуавтоматической сварки: специализиро-
ванные источники питания, блоки модуляции вида
защитных газов с различными физико-химическими
свойствами и устройства для синхронизации их
подачи. Решена проблема сварки различных сталей
малой, средней и большой толщины на сварочном
токе 8…300 А [55].
С 1930-х годов в СССР разработаны и нашли
широкое применение вибродуговая наплавка и
сварка, при которых электромагнит переменного
тока заставляет вибрировать электрод, то приб-
лижая его к изделию, то удаляя; дуга может
питаться как постоянным, так и переменным
током [56]. Принудительные колебания электрода
непрерывно производят короткие замыкания и
зажигание дуги. Принцип вибрации был совме-
щен с импульсным питанием дугового процесса
при сварке в углекислом газе. В последнее де-
сятилетие прошлого века фирмой «Фрониус» (Ав-
стрия) разработано оборудование, позволяющее
реализовать не только процессы сварки и нап-
лавки МИГ и МАГ постоянной и импульсной ду-
гой, но и управлять сварочным процессом путем
динамического регулирования скорости подачи
проволоки. В момент короткого замыкания про-
волока отдергивается, при этом перенос металла
происходит под действием сил инерции. Благо-
даря незначительному току короткого замыкания
процесс сварка происходит практически без раз-
брызгивания и с минимальным нагревом основ-
ного металла. Технология была названа «Cold
Metal Transfer» — перенос холодного металла
[57]. Для контроля короткого замыкания и опти-
мизации процесса сварки разработан цифровой
управляемый микропроцессор и регулируемый в
цифровом режиме инверторный источник свароч-
ного тока с интегрированным функциональным
пакетом; оборудование пригодно для функциони-
рования с роботами, имеющими различный прин-
цип управления.
Разработка техники сварки в углекислом
газе и ее внедрение. Разработанная в 1940-х годах
сварка угольной дугой в атмосфере углекислого
газа благодаря своей высокой производительнос-
ти и дешевизне начала вытеснять ацетилено-кис-
лородную сварку в производстве изделий из тон-
колистовой (0,5…3 мм) стали. Держатель с уголь-
ным электродом и соплом можно легко переме-
щать вручную или укрепить на тележке с точным
копированием контура шва и автоматической по-
дачей угольного электрода по мере сгорания. Для
массового производства небольших изделий спро-
ектированы специализированные станки, выпол-
няющие сборку и перемещение заготовок. При
этом сократился объем операций, выполняемых
вручную и также исключались промежуточные
операций [12].
Промышленные образцы оборудования для ме-
ханизированной сварки плавящимся электродом
были разработаны достаточно быстро. Пригодил-
ся опыт конструирования Б. Е. Патоном длинных
гибких шлангов, подающих механизмов, держа-
телей и других элементов оборудования полуав-
томатической (шланговой) сварки под флюсом
[58]. Сварочные головки опытных установок в
ИЭС им. Е. О. Патона изготавливали на основе
подающего механизма полуавтомата ПШ-5. В
1957 г. в ИЭС был создан серийный образец та-
кого полуавтомата, а в 1958 г. спроектированы
специализированные станки-автоматы для сварки
в углекислом газе. В частности, была решена
проблема автоматизации сварки малогабаритных
46 7/2008
деталей, тонколистовых конструкций, вертикаль-
ных и потолочных швов.
Следует отметить, что, если физико-химичес-
кие процессы, технология и материалы продол-
жали совершенствоваться, то механическая часть
оборудования была сконструирована наиболее ра-
ционально. Первое время сварку тонкой прово-
локой выполняли от сварочного генератора с жес-
ткой характеристикой. Для обеспечения стабиль-
ности процесса сварки и уменьшения разбрызги-
вания сварку осуществляли при определенных со-
отношениях напряжения и тока. Внешние харак-
теристики источника формировали путем изме-
нения магнитного потока размагничивания гене-
ратора и другими способами.
Усовершенствование источников питания ве-
лось в соответствии с требованиями технологии
(в первую очередь с учетом управления харак-
тером плавления электродов) на новых элемент-
ных базах, по мере того, как создавались новые
поколения электронной техники [47, 49, 59]. Для
управления процессом сварки использовали раз-
личные системы слежения и компьютеры. Так,
оптико-электронная система слежения за свароч-
ным соединением, спаренная с микрокомпьюте-
ром, обеспечивает контроль высокой точности
при автоматической дуговой сварке металличес-
ким электродом в среде защитных газов [60]. В
конце 1999-х годов в ИЭС им. Е. О. Патона был
разработан универсальный технологический ком-
плекс для автоматической и механизированной
дуговой сварки плавящимся электродом, включа-
ющий специализированный источник питания,
блок модуляции вида защитных газов (аргона, уг-
лекислого газа и газовых смесей) и устройство
синхронизации рода сварочного тока с видом за-
щитного газа [61].
Статьи о работах в СССР по созданию сварки
плавящимся электродом в углекислом газе в
1950-х годов были перепечатаны за рубежом и
вскоре фирмы США, Швеции, Великобритании
и других стран уже выпускали аппаратуру для
этого процесса.
Выводы
1. При создании дуговой сварки плавящимся элек-
тродом в углекислом газе использованы полуве-
ковой опыт применения сварки угольным элек-
тродом для производства стальных изделий и
кремнемарганцовистая проволока, разработанная
для сварки под флюсом.
2. Совершенствование технологий сварки в уг-
лекислом газе шло в направлении улучшения
электрофизических параметров процесса путем
введения в зону сварки веществ, изменяющих по-
тенциал ионизации дугового разряда, и разработ-
ки способов управления плавлением и переносом
электродного металла импульсным изменением
электрических параметров режима.
3. Наибольший эффект достигнут при импуль-
сном управлении током и мощностью дуги с прог-
раммируемой подачей в зону сварки защитных
газов (углекислого газа и газовых смесей).
1. Дуговая сварка в защитном газе. Дуговая сварка в ваку-
уме / А. Г. Потапьевский, А. В. Петров, А. М. Суптель,
В. М. Ямпольский // Сварка в СССР. — Т. 1. — М.: Нау-
ка, 1982. — С. 239–267.
2. Simonson R. D. The history of welding. — Illinois: Morton
Grove, 1969. — 420 p.
3. Manna F. Storia della saldatura. — Napoli: Edizioni scienti-
fiche Italiane, 1979. — I — 539 S; II — 469 S.
4. Потапьевский А. Г. Сварка в защитных газах плавящим-
ся электродом. — М.: Машиностроение, 1974. — 240 с.
5. Sadler H. A look at the fundamentals of gas welding // Wel-
ding J. — 1999. — 78, № 5. — С. 45–59.
6. Сварочные источники питания с импульсной стабилиза-
цией горения дуги / Б. Е. Патон, И. И. Заруба, В. В. Ды-
менко, А. Ф. Шатан. — Киев: Екотехнологія, 2007. —
248 с.
7. Бенардос Н. Н. Научно-технические изобретения и про-
екты: Избран. тр. — Киев: Наук. думка, 1982. — 239 с.
8. Чеканов А. А. История автоматической электросварки.
— М.: Изд-во АН СССР, 1963. — 157 с.
9. Патон Є. О. Праці в галузі електрозварювання // Вісті
АН УРСР. — 1937. — № 6. — С. 11–27.
10. Збірник праць Інституту електрозварювання Академії
наук УРСР / За ред. Є. О. Патона. — К.: Вид-во АН
УРСР, 1937. — 161 с.
11. Остапенко Н. Г. Автоматическая сварка бортовых швов
угольным электродом в атмосфере углекислого газа //
Юбилейный сборник, посвященный 80-летию Е. О. Па-
тона. — Киев: Изд-во АН УССР, 1951. — С. 53–59.
12. Остапенко Н. Г. Автоматическая сварка бортових швов
угольной дугой, стабилизированной струей углекислого
газа // Автоген. дело. — 1951. — № 5. — С. 5–9.
13. Кирдо И. В., Лебедев В. К. Берзин А. И. Сварка непово-
ротных стыков тонкостенных труб угольным электро-
дом в атмосфере углекислого газа // Автомат. сварка. —
1957. — № 3. — С. 44–50.
14. Патон Е. О. Скоростная автоматическая сварка под сло-
ем флюса: Избран. тр. — В 3-х т. — Киев: Изд-во АН
УССР, 1961. — Т. 3. — 558 с.
15. Любавский К. В. Разработка флюсов для скоростной
сварки сталей Ст2 и Ст3 стандартной электродной про-
волокой // Автоген. дело. — 1941. — № 6. — С. 25–31.
16. Любавский К. В., Новожилов Н. М. Сварка плавящимся
электродом в атмосфере защитных газов // Там же. —
1953. — № 1. — С. 4–8.
17. Новожилов Н. М. Основы металлургии дуговой сварки в
газах. — М.: Машиностроение, 1979. — 231 с.
18. Дятлов В. И. Элементы теории переноса электродного
металла при электродуговой сварке // Новые проблемы
сварочной техники. — Киев: Техніка, 1964. — С. 167–
182.
19. Ронский Л. М. Перенос металла при сварке в углекислом
газе // Автомат. сварка. — 1960. — № 10. — С. 28–35.
20. Походня И. К. Проволока для наплавки износостойких
сталей в среде углекислого газа // Там же. — 1957. —
№ 3. — С. 51–54.
21. Походня И. К., Головко В. Н. Высокопроизводительная
порошковой проволока для сварки в углекислом газе //
Там же. — 1974. — № 7. — С. 66–68.
22. Походня И. К., Шлепаков В. Н., Супрун С. А. Сварочная
порошковая проволока типа Э60 для сварки в углекис-
лом газе // Труды Всесоюзной конференции по сварочным
материалам. — Киев: Наук. думка, 1982. — С. 121–127.
23. Особенности переноса металла при сварке активированной
проволокой в углекислом газе током прямой полярности /
7/2008 47
Н. М. Будник, В. М. Евченко, Ю. Г. Белоусов, В. Х. Ма-
цука // Свароч. пр-во. — 1971. — № 7. — С. 28–31.
24. Патон Б. Е., Шейко П. П. Автоматическое управление
процессом импульсно-дуговой сварки плавящимся элек-
тродом // Автомат. сварка. — 1967. — № 1. — С. 3–8.
25. Аснис А. Е., Слуцкая Т. М. Возможности снижения содер-
жания марганца в электродных проволоках для сварки в
активных газах // Там же. — 1982. — № 8. — С. 71–72.
26. Дюргеров Н. Г., Щекин В. А., Небылицын Л. Е. Импульсно-
дуговая сварка в углекислом газе активированным электро-
дом // Свароч. пр-во. — 1975. — № 10. — С. 22–23.
27. Ульянов В. И., Литвинчук С. М., Высоцкий Г. А. Влияние
алюминия на технологические свойства сварочной про-
волоки типа Св-08Г2С // Автомат. сварка. — 1972. —
№ 1. — С. 8–9.
28. Панин В. Н. Новые подходы в улучшении качества из-
вестных и создании новых сварочных материалов // Сов-
ременные проблемы и достижения в области сварки и
родственных технологий и оборудования на рубеже ХХ1
века. — С.-Пб., 2000. — С. 25–29.
29. Переход примесных элементов из проволоки в наплав-
ленный металл при сварке в смеси углекислого газа с
кислородом / Т. М. Слуцкая, А. Е. Аснис, А. Я. Тюрин,
Е. С. Левченко // Автомат. сварка. — 1974. — № 11. —
С. 68.
30. Лаврищев В. Я. Автоматическая сварка стали с двойной
газовой защитой // Там же. — 1970. — № 2. — С. 41–43.
31. А. с. 247430 СССР, МКИ Н 05 В. Способ импульсно-ду-
говой сварки / Б. Е. Патон, А. Г. Потапьевский. —
Опубл. 04.07.69; Бюл. № 22.
32. Сварка в смеси активных газов / А. Е. Аснис, Л. М. Гут-
ман, В. Р. Покладий, Я. М. Юзькив. — Киев: Наук. дум-
ка, 1982. — 215 с.
33. Miller N. A., Salter G. R. Effects of nitrogen in CO2 welding
// British Welding J. — 1964. — № 1. — P. 25–28.
34. Патон Б. Е. Сварочные головки и питание их током. —
Киев: Изд-во АН УССР, 1947. — 67 с.
35. Патон Б. Е. Импульсное зажигания дуги с целью
значительного снижения напряжения сварочного транс-
форматора // Автомат. сварка. — 1954. — № 4. — С. 46–52.
36. Петров А. В. Дуговая сварка нержавеющих сталей пла-
вящимся электродом в среде инертных газов // Вест. ма-
шиностроения. — 1954. — № 9. — С. 68–70.
37. Сварка в углекислом газе / И. И. Заруба, Б. С. Касаткин,
Н. И. Каховский, А. Г. Потапьевский. — Киев: Гостехиз-
дат УССР, 1960. — 224 с.
38. Заруба И. И. Полуавтоматическая сварка тонкой стали
плавящимся электродом // Автомат. сварка. — 1957. —
№ 3. — С. 9–21.
39. Патон Б. Е. Газоэлектрическая сварка и рациональные
области ее применения // Там же. — 1957. — № 3. —
С. 1–8.
40. Erdman-Jesnitzen F. Beitrag zur Veranderung des Abschme-
izcharakter von ummantelten Elektroden durch den elektrisc-
hen Anschlubkreis // Schweissen und Schneiden. — 1959.
— № 12. — S. 447–454.
41. Wilson R. A. Vapor — shielded arc welding at 200 ipm //
Welding J. — 1961. — № 1. — P. 13–17.
42. Патон Б. Е., Потапьевский А. Г., Подола Н. В. Импуль-
сно-дуговая сварка плавящимся электродом с програм-
мным регулированием процесса // Автомат. сварка. —
1964. — № 1. — С. 1–6.
43. Патон Б. Е., Потапьевский А. Г. Виды процессов сварки
в защитных газах стационарной и импульсной дугой //
Там же. — 1973. — № 9. — С. 1–8.
44. Управление процессом дуговой сварки путем програм-
мирования скорости подачи электродной проволоки /
Б. Е. Патон, Н. М. Воропай, В. Н. Бучинский и др. // Там
же. — 1977. — № 1. — С. 1–5, 15.
45. А. с. 1313140, МКИ В 23 К 9/18. Способ дуговой сварки с
короткими замыканиями дугового промежутка и уст-
ройство для его осуществления / И. И. Заруба, Ю. Н. Са-
раев, А. Ф. Князьков, А. К. Тимошенко. — Опубл.
15.01.87; Бюл. № 15.
46. Потапьевский А. Г., Лапчинский В. Ф. Динамические
свойства источников тока для сварки в углекислом газе
// Автомат. сварка. — 1963. — № 9. — С. 42–47.
47. Лебедев В. К., Медведенко Н. Ф. Исследование влияние
переходных процессов на разбрызгивание металла при
сварке в углекислом газе // Там же. — 1968. — № 5. —
С. 11–14.
48. Двухрежимный полуавтомат для сварки тонкой элект-
родной проволокой при повышенной плотности тока /
Ю. Г. Белоусов, А. Н. Михайлов, В. М. Евченко, В. П.
Соболев // Свароч. пр-во. — 1969. — № 4. — С. 47–48.
49. Модернизация типовых источников питания примени-
тельно к сварке в углекислом газе / Н. Ф. Медведенко,
И. И. Заруба, М. Н. Сидоренко, В. В. Басанский // Авто-
мат. сварка. — 1970. — № 6. — С. 53–56.
50. Заруба И. В., Дыменко В. В., Баргамен В. П. Сварка пере-
менным током в углекислом газе // Там же. — 1973. —
№ 10. — С. 64–68.
51. Бучинский В. Н. Импульсно-дуговая сварка с замыкания-
ми разрядного промежутка // Там же. — 1980. — № 12.
— С. 64–66.
52. Заруба И. И., Дыменко В. В. Стабилизаторы горения ду-
ги переменного тока с двойным управлением // Там же.
— 1982. — № 5. — С. 43–46.
53. Шейко П. П., Жерносеков А. М. Технология и оборудо-
вание для сварки плавящимся электродом с программи-
руемым изменением газовой защиты и модуляцией сва-
рочного тока // Сварщик. — 2003. — № 4. — С. 4.
54. Пат. 43424 Україна, МКИ В 23 К 9/167. Спосіб дугового
зварювання плавким електродом в середовищі захисних
газів / Б. Є. Патон, В. К. Лебедев, П. П. Шейко та ін. —
Опубл. 17.12.2004; Бюл. № 11.
55. Многоцелевой источник питания для дуговых способов
сварки плавящимся электродом / П. П. Шейко, В. М.
Павшук, В. Е. Пузаненко и др. // Автомат. сварка. —
2003. — № 4. — С. 56–57.
56. Хренов К. К. Сварка, резка и пайка металлов. — М.:
Машиностроение, 1970. — 408 с.
57. Бондаренко В. Л. Дуговая сварка с импульсной подачей
электродной проволоки — процесс СМТ, предложенный
фирмой «Фрониус» // Автомат. сварка. — 2004. — № 12.
— С. 55–58.
58. Патон Б. Е. Сварка длинным гибким электродом под
флюсом // Автоген. дело. — 1945. — № 1. — С. 1–2.
59. Быховский О. Г., Скоморохов В. М. Расчет тока и напря-
жения на дуге при сварке в углекислом газе // Автомат.
сварка. — 1973. — № 11. — С. 72.
60. Kuhne A. N., Frassek B., Starke G. Components for the auto-
mated GVAW process // Welding J. — 1984. — № 1. —
P. 31–34.
61. Технология и оборудование для сварки плавящимся
электродом с программируемым изменением газовой за-
щиты и модуляцией сварочного тока // Сварщик. —
2003. — № 4. — С. 4.
Analysed is the history of emergence and development of welding in active gases. It is noted that this welding method
was development on the basis of progress in metallurgical and electrodynamic components of the process. The maximal
effect of its application was achieved with pulsed control of electrode melting, as well as with utilisation of special compositions
of electrode wires and shielding gas.
Поступила в редакцию 29.01.2008,
в окончательном варианте 04.02.2008
48 7/2008
|