Первые сварные конструкции

Кораблестроение. Первые нормативы на стальные суда были выданы Регистром Ллойда в 1855 г. и Бюро Веритас в 1858 г. Поскольку преобладающим видом соединения металлических листов была клепка, эти суда собирались без применения сварки. Впервые сварка была использована в качестве ремонтной технологии, больше по необходимости, нежели осознанно.

Сварочная технология впервые была широко применена в 1905 году для ремонта русских судов, поврежденных во время войны с Японией. Успех этих ремонтных работ обусловил идею использования сварки с самого начала сооружения судна. После ремонта небольших барж в 1915—1917 гг. и выдачи Регистром Ллойда в 1918 году первых нормативов на сварку судов, были разрешены проектирование и спуск на воду судов с цельносварным корпусом.

Вскоре после Первой мировой войны все государства, имеющие в своем распоряжении морской флот, проявили живой интерес к быстрому и дешевому способу строительства судов. В Швеции было сконструировано и построено 16-ти метровое судно «ESAB IV», демонстрирующее все особенности цельнометаллической конструкции корпуса корабля. По этому проекту во Франции был построен 20-ти метровый корабль «SAF 4», а в Японии спущен на воду «Suwa Маш».

Первое большое судно дальнего плавания было построено и спущено на воду в Великобритании в 1919 г. Корабль «Fullagar» имел 46 метров в длину и водоизмещение 398 тонн. Это судно выдержало серьезное крушение, которое потопило бы клепаный корабль. Очередной значительный шаг в направлении совершенства сварных кораблей был сделан в связи с ограничением тоннажа немецких судов по Версальскому договору. Самым лучшим способом обеспечения требований к уменьшению веса судов была сварная конструкция. В 1923 году был спущен на воду легкий крейсер «Emden», длиной 155 м и водоизмещением 6056 тонн.

В 20-е и 30-е годы XX в. клепаные суда еще оставались в большинстве. Картина изменилась в 40-е годы. Вторая мировая война породила огромный спрос на корабли, удовлетворить который могли только сварные суда. В эти годы в США было построено 2600 так называемых «Либерти Шипе» (Кораблей Свободы).

При эксплуатации сварных судов проявился новый вид разрушения корпуса судна. Он появлялся в основном из-за остаточных напряжений и отсутствия способности к деформации при определенных условиях. В конечном счете, большие научно-исследовательские работы смогли решить проблему хрупкого излома с помощью специальных материалов, требований к проектированию и сварке.

Несущие стальные конструкции для зданий. Несущим стальным конструкциям для зданий с самого начала пришлось остро соперничать с бетонными и каменными. Сталь применяли только тогда, когда свойства общепринятых материалов были недостаточными. Примером может служить Эйфелева башня в Париже. В то время невозможно было возвести подобное сооружение из бетона. Развитие сварочной технологии изменило отношение к ней. Значительное сокращение стоимости производства и времени изготовления сделали стальные конструкции конкурентоспособными во многих областях. Экономичное превосходство сварных конструкций стало очевидным.

С 1920 года, в США были начаты проектные исследования по созданию конструкций несущих каркасов для многоэтажных зданий с использованием сварочной технологии.

Результаты этих исследований и ожидания снижения стоимости строительства были настолько убедительными, что 7-этажная больница Калифорнийского университета была построена за один месяц. Сообщалось, что при этом использовали 10 сварочных установок, которыми сварили более чем 3500 м швов. Несколькими годами позже этот успех привлек внимание европейских конструкторов. В 1922 году в Германии (Neese) была представлена на рассмотрение первая докторская диссертация, посвященная деталям конструкций, проектированию, анализу и проверке качества сварных соединений.

В 20-е годы по всему миру было воздвигнуто несколько зданий с применением сварки. В Германии были построены заводские здания, 13-этажное здание было возведено в Катовицах (Польша) и 20-этажное в Швейцарской Лозанне. Строительство здесь проходило по обычной технологии: изготовление элементов конструкций в цехе с использованием всех установок оснастки, приборов и доступных для автоматизации средств, а затем последующее возведение здания на монтажной строительной площадке с помощью сварки, а иногда и болтовых соединений.

После этой ранней, более или менее экспериментальной стадии новой технологии, потребовались правила и нормативы. Первые нормативы были введены в Германии в 1926 г. Затем в Польше в 1927 был опубликован норматив «Стандартное производство металлоконструкций с использованием дуговой сварки». Позднее за ними последовали все промышленно-развитые страны. В 30-е годы сварка была внедрена в технологию сооружения небоскребов и высотных зданий: 32-этажное здание в Лос-Анджелесе, 19-этажное в Варшаве, Литтори-Тауэр высотой 116 м в Милане.

Мосты. С середины XIX века, когда сталь стала дешевой и массовой продукцией, начали возводить огромные мосты. В качестве примера можно вспомнить некоторые выдающиеся сооружения: мост через реку Форт, мост Тайн Бридж Великобритании, Бруклинский мост в Нью-Йорке. Все эти мосты были склепаны. Конструкторы в течение долгого времени неохотно использовали сварку из-за сомнений в надежности.

Во Франции в 1923 году механики были вынуждены взяться за срочный pемонт моста. С помощью сварки были добавлены ребра жесткости. Год спустя после удачного опыта железнодорожный виадук был отремонтирован и усилен сваркой. Допустимую нагрузку смогли удвоить.

В конце 20-х годов были сооружены первые сварные мосты. Пионерами был США и вслед за ними Советский Союз, выполнявший свои пятилетние планы. Экономия от применения сварки при строительстве мостов была значительно: В 1930 году уже существовали первые нормативы на сварные мосты, и широкого применению сварки уже ничего не мешало. В Бельгии были построены мосты через канал Альберта. Позднее они рухнули из-за хрупкостных разрушений. Замечательным примером того времени является полностью сварной мост в Чехословакии (Faltus). Проект производства сварочных работ отвечает всем современным требованиям. К концу 30-х годов были полностью разработаны концепции, проект и анализ сварных мостов.

Транспортные средства и оборудование. Вероятно, не случайно, автомобильная промышленность и сварочная технология развивались в одно и тоже время. В Германии первая реализация ацителено-кислородной сварки состоялась на автомобильном заводе. По другую сторону реки Рейн, во Франции автомобильная промышленность сыграла роль первооткрывателя. Ситроен создал первый отдел сварки, который отвечал за все аспекты новой технологии, например, за выбор материалов, технологию сварки, обеспечение качества и обучение персонала. Все больше и больше узлов производили с использованием сварки. Технология вводилась постепенно, шаг за шагом и в 30-е годы были спроектированы полность сварные конструкции железнодорожных составов, локомотивов, трамваев, электрогенераторов и, в целях обороны, бронемашин. Одним из замечательных примеров, повлиявших на историю Второй мировой войны, является проектирование Патоном О. Е. сварного русского танка Т-34. Корпус был собран с применение автоматизированной линии сварки под флюсом.

После войны сварка стала развиваться в мирных целях. Кроме непрерывнь улучшений, можно увидеть и несколько краеугольных камней развития. В машиностроении, особенно при конструировании станков, механизмов и оборудования, литые чугунные корпуса были почти полностью заменены сварными. В 60-и 70-х годах появление высокопрочных закаленно-отпущенных сталей оказало основное влияние на конструирование кранового, металлообрабатывающего и землеройного оборудования. Без этих материалов было бы не возможно создание передвижных кранов с грузоподъемностью до 1000 тонн.

Дата добавления: 2015-07-20