33.23 История сварочного дела в России

Interieur_smidse,_met_smid_aan_het_werk_bij_het_smidsvuur,_met_aambeeld_-_Leiden_-_20536720_-_RCEТе, кто работает с металлами, хорошо знают, что выплавить металл – лишь половина дела. Потом отливку нужно превратить в изделия. Для чего нужно научиться придавать отливке требуемую форму, разделять её на части и соединять их вместе уже совсем в другом качестве. Подобные превращения жидкого металла в требуемые человеку конструкции с заданными техническими характеристиками невозможны без неразъемных соединений, которые можно производить при помощи технологии сварки металлов. Данная статья посвящена истории развития сварки в России.

Кузнечная сварка как основа древних методов соединения металлов

Древняя Русь отличалась умением не только производить цветные и черные металлы, но и перерабатывать их в изделия различного назначения. Естественно, что в те времена первым делом необходимо было позаботиться о собственной безопасности. Поэтому все передовые технологии были направлены на совершенствование оружия и создание новых его образцов. Так же были востребованы средства защиты воинов при ведении боя. Решение задачи создания легких, но прочных стальных доспехов сулило большие преимущества перед противником.

С девятого по тринадцатый века Русь стала центром высоких технологий в области плавки качественного железа и способов соединения различных железных и цветных металлов при помощи кузнечной сварки. Под кузнечной сваркой понимают соединение нескольких деталей из металла путем нагрева их до состояния, близкого к плавлению и быстрого соединения их друг с другом при помощи механического воздействия (ударами молота).

До наших дней дошли уникальные образцы русского самозатачивающегося оружия из стального сердечника и приваренных к нему по бокам бронзовых пластин, боевые топорики, созданные по такой же технологии, кольчуги с заваренными кольцами, украшения с приваренными каплями металла и множество других артефактов, свидетельствующих о высоком уровне мастерства русских умельцев в области кузнечного искусства.

Однако с началом монголо-татарского ига кузнечное дело и плавка металлов в Руси пошли на убыль. В течение более чем ста лет эта сфера деятельности претерпевала постоянный спад, вызванный тотальным контролем Золотой Орды за малейшими попытками изготовления изделий из металлов, которые могли бы привести к началу массового производства оружия на подконтрольной территории. По сути, кузнечное дело на Руси было под запретом.

С падением монголо-татарского ига в 1380 году начался подъем кузнечного дела на Руси, но уже на другом технологическом уровне. Рудня, как форма предприятия, объединяющая добычу руды и её переплавку в металл с применением непрерывных процессов на основе водяного двигателя становится основой металлургической отрасли России со второй половины 14 века. Процессы кузнечной сварки стали более совершенными. Появилась сварка литьем. Так, в музеях имеются пушки 14 века, в которых стальные детали объединены в единое целое отливкой из цветных металлов.

Кузнечная сварка совершенствовалась вплоть до начала 19 века. С её помощью стали получать крупные детали из стали методом горячей ковки под механическими молотами пакетов из раскаленных тонких стальных листов, которые получали, в свою очередь, многократной ковкой чугуна, так как другого способа получить сталь тогда не было. Пиком совершенства технологии кузнечной сварки можно считать технологию получения сварных железнодорожных рельсов, так как чугунные рельсы не оправдали себя.

Однако уже к середине 19 века стало понятно, что быстрые темпы индустриализации не могут быть обеспечены старыми технологиями. Ученые и практики-металлурги стали искать новые способы получения неразъемных соединений на основе металлов. И они их нашли.

Эра дуговой и газопламенной сварки в России

7243ef09be5b3badd9e8ee51465090a7Как водится, в России великие открытия и новаторские предложения исходят от людей, далеких от инженерии. Яркое тому подтверждение – открытие электрической дуги. Явление яркого горения угольного стержня со значительным повышением температуры при отрывании его от короткозамкнутой пластины, находящейся под напряжением, было описано профессором медико-хирургической академии Санкт-Петербурга В. В. Петровым. Он же предложил использовать пламя дуги для освещения, а высокую температуру для сварки металлов.

Однако электродуговую сварку удалось реализовать только в 1881 году, применив для этого угольные электроды. Качество и прочность сварного шва оставляли желать лучшего, но основы были уже заложены. Оставалось только совершенствовать технологию. Уже в 1888 году русский ученый Николай Гаврилович Славянов заменил угольные электроды на металлические, но не догадался покрыть их защитной обмазкой. Сварка голыми стальными электродами не нашла распространения вплоть до 1902 года, когда Кальберг предложил состав обмазки для электродов, что существенно упростило процесс сварки.

Параллельно с развитием электродуговой сварки, к которому более тяготели ученые мужи России, во Франции в 1895 году было открыто явление высокотемпературного горения ацетилена в кислороде, а в 1903 году французскими изобретателями Эдмоном Фуше и Шарлем Пикаром была запатентована ацетиленовая горелка, которая практически без изменений применяется до сих пор. Как водится, в России тут же были свернуты все исследования по электродуговой сварке и в массовом порядке стали закупаться французские аппараты для ацетиленовой сварки и резки металлов. Стоит отметить, что господство ацетиленовой сварки продолжалось даже при начале индустриализации в СССР вплоть до 1935 года. Все газопроводы и нефтепроводы, крупные индустриальные объекты того времени были построены с применением автогенной сварки.

Однако и технология электросварки не стояла на месте. К 1940 году была разработана и внедрена на танковых предприятиях технология автоматической электродуговой сварки под флюсом, при помощи которой удалось заменить клепаные соединения деталей танков сварными, что значительно упростило их производство и повысило бронезащитные качества.

После войны электросварка стремительно совершенствовалась. Пятидесятые годы потребовали разработки новых технологий соединения деталей фюзеляжа и крыла сверхзвуковых истребителей. Именно для этих целей изначально были разработаны такие виды сварки, как аргонно-дуговая сварка неплавящимся электродом, полуавтоматическая сварка в среде защитных газов и начаты разработки в области воздушно-плазменной резки металлов, а так же использование энергии лазера для сварки и резки металлов.

Сегодня все технологии сварки стали доступными для применения практически всеми желающими. Сочетание высоких технологий в области получения портативных, но мощных источников сварочного тока с ранее совершенными открытиями и достижениями в военно-промышленном комплексе явились основой этого прорыва, сделав некогда секретные и трудно реализуемые техники сварки достоянием широких масс сварщиков. Процесс совершенствования, вместе с тем, нельзя считать законченным. Ибо, каждый год появляются все новые виды сварки, которые значительно упрощают процесс соединения металлов друг с другом.