63 Konferencja Spawalnicza

Logowanie Rejestracja

Krótka historia spawalnictwa

Stefan Bryła Stefan Bryła

Łączenie metali było znane już w starożytności i średniowieczu. Do lutowania i do spawania metali o niskiej temperaturze topnienia używano w starożytności dmuchawek lub miechów, za pomocą których kierowano płomień na przedmiot lutowany.

Już wówczas wyroby ze złota, srebra, miedzi, mosiądzu, brązu, a później ze stali, powstawały w wyniku zgrzewania ogniskowego. Z chwilą odkrycia i rozpoczęcia produkcji stali stała się ona podstawowym surowcem do wyrobu narzędzi i broni, a zgrzewanie stali w ognisku kowalskim rozpowszechniło się jako podstawowa technologia. W średniowieczu poznano lutowanie metali. Znane są z tego okresu przykłady lutowania złotych i srebrnych pierścionków, broszek, uprzęży, okuć książek itp.

1

Rysunek 1. Lutowanie w starożytnym Egipcie

Pod koniec dziewiętnastego wieku zaczęto stosować równocześnie spawanie gazowe i elektryczne.

Historia spawania gazowego zaczęła się w roku 1862, kiedy to Fryderyk Wöhler odkrył węglik wapnia zwany karbidem. Przypominał on z wyglądu skałę wapienną o brązowo złocistym połysku, która pod wpływem wody pokrywa się białym sypkim nalotem wydzielając przy tym gaz zwany acetylenem i spalając się jasnym płomieniem. W roku 1894 Francuz Henryk Maisson wymyślił przemysłową metodę otrzymywania karbidu. Węglik wapnia otrzymywano w elektrycznych piecach oporowych, w których w temperaturze 2300ºC prażono zmieloną mieszaninę wapienia lub wapna z węglem. W 1897 r. Claude i Hesse (Francja) wynajdują sposób przechowywania acetylenu pod ciśnieniem w postaci acetylenu rozpuszczonego w acetonie. Po skropleniu powietrza przez naszych rodaków Wróblewskiego i Olszewskiego (1883 r.) i po opracowaniu w kilka lat potem aparatury do otrzymywania tlenu przez destylację ciekłego powietrza (Linde w Niemczech, Claude we Francji) — tlen również stał się powszechnie dostępny. W 1901 r. Charles Picard, wykorzystując doświadczenia Henri Le Chatelier (Francja), konstruuje pierwszy palnik acetylenowo--tlenowy do spawania. Był to palnik na wysokie ciśnienie, zasilany acetylenem z butli. Wkrótce potem (r. 1904) Picard konstruuje pierwszy palnik acety-lenowo-tlenowy do cięcia stali przez spalanie żelaza strumieniem czystego tlenu.

W tym samym prawie czasie wynaleziono jeszcze jeden sposób łączenia metali — oparty na zupełnie innej zasadzie — tzw. spawanie termitowe (Goldschmidt, 1894). W tej metodzie spawania źródłem ciepła jest reakcja chemiczna polegająca na redukcji tlenków żelaza przez aluminium; uzyskane w ten sposób płynne żelazo o wysokiej temperaturze służy jako spoiwo. Metoda ta znalazła szerokie zastosowanie do łączenia styków szyn torów tramwajowych i kolejowych. Spawanie acetylenowe przeżyło w latach 1910—1930 okres najświetniejszego rozwoju, zarówno dzięki cennym własnościom płomienia z punktu widzenia spawalniczego, jak i dzięki swej wszechstronności, gdyż mogło być stosowane do wszelkiego rodzaju metali przemysłowych.

W latach 1882 r. polski inżynier Stanisław Olszewski i Rosjanin Mikołaj Benardos wynaleźli i opatentowali metodę spawania elektrycznego (Rys 2)

2

Rysunek 2. Kopia patentu USA na spawanie elektryczne

Zjawisko łuku elektrycznego jarzącego się między elektrodą węglową a przedmiotem metalowym Olszewski i Benardos wykorzystał do topienia metalu. Jako spoiwa wypełniającego rowek między łączonymi brzegami wyrobów używali pręta metalowego. Metodę jego następnie udoskonalił N. Sławianow, stosując zamiast elektrody węglowej topliwą elektrodę metalową, a szwedzki uczony Kiellberg w 1908 r. opatentował elektrody metalowe powlekane topnikiem. Około 1924 r. opracowano w Stanach Zjednoczonych metodę spawania atomowego, a w 1929 r. wprowadzono metodę spawania automatycznego lukiem krytym. Następnie w latach trzydziestych opracowano metodę spawania w osłonie gazów ochronnych. W ostatnim okresie powstały metody spawania dyfuzyjnego, elektronowego, plazmowego i laserowego.

W Polsce spawanie łukowe zaczęto stosować dopiero po I wojnie światowej. W warsztatach kolejowych we Lwowie w 1922 r. wykonano całkowicie spawane łukowo stalowe parowozowe skrzynie ogniowe. W 1927 r. pod Łowiczem na rzece Słudwi zbudowano pierwszy na świecie spawany most drogowy wg. Projektu Dr inż. Stefana Bryły profesora Politechniki Warszawskiej.

3

Rysunek 3. Dr inż. Stefan Bryła profesor Politechniki Warszawskiej

4

6

7

W 1930r. w Warszawie powstaje pierwsza w Europie spawana konstrukcja szkieletu budynku (budynek PKO).

8

W 1937 powstaje konstrukcja hali targowej w Katowicach i Gdyni.

9

11

Rysunek 4. Budowa Katowickiej hali targowej

12

Rysunek 5. Uroczyste oddanie hali targowej w Katowicach

 

Spawanie łukiem elektrycznym w tym okresie stosowano głównie przy wykonywaniu stalowych konstrukcji wagonów i budynków. Duże zasługi w dziedzinie rozwoju spawalnictwa w Polsce ma powołane w 1922 r. Stowarzyszenie Rozwoju Spawalnictwa i Cięcia Metali oraz pierwsze czasopismo spawalnicze „Spawanie i Cięcie Metali", a następnie powstała przy Stowarzyszeniu Inżynierów Mechaników Polskich — Sekcja Spawalnicza. W 1939 r. w Warszawie odbył się pierwszy zjazd spawalników, na którym między innymi podjęto uchwałę w sprawie założenia Instytutu Spawalnictwa. Rozwijające się szybko spawalnictwo zahamowała II wojna światowa. Po wojnie już w 1945 r. powstał w Gliwicach Instytut Spawalnictwa, który opracowuje nowe metody spawania, nowe konstrukcje urządzeń spawalniczych itp. W 1951 r. utworzono oddziały spawalnicze na niektórych politechnikach oraz specjalne szkoły dla spawaczy. Jednocześnie rozpoczęto wydawanie podręczników z dziedziny spawalnictwa, wznowiono wydawanie czasopisma spawalniczego („Przegląd Spawalnictwa") i zaczęła działać Komisja Spawalnicza Polskiego Komitetu Normalizacyjnego.

Wszystkie te czynniki sprzyjały szybkiemu rozwojowi spawalnictwa w Polsce. Po II wojnie światowej powstały takie konstrukcje spawane, jak most Poniatowskiego i kolejowy pod Cytadelą w Warszawie, kotły, dźwigi, wagony, statki oraz konstrukcje budynków. Obecnie trudno sobie wyobrazić rozwój techniki bez spawalnictwa. Ważnym czynnikiem rozwoju spawalnictwa w Polsce jest uruchomienie krajowej produkcji nowoczesnego sprzętu spawalniczego oraz aparatury do kontroli złączy spawanych metodami nieniszczącymi. Spawalnictwo wkroczyło prawie do wszystkich dziedzin gospodarki narodowej. Równocześnie z wprowadzaniem nowych metod spawania konstruowano odpowiedni sprzęt spawalniczy. Do ręcznego spawania łukowego zbudowano wiele nowych typów transformatorów, przetwornic i prostowników spawalniczych, a do spawania półautomatycznego i automatycznego — automaty i półautomaty do spawania łukiem krytym, automaty i półautomaty do spawania w osłonie gazów ochronnych, automaty do spawania łukiem odkrytym i automaty do spawania żużlowego.

W ostatnich 20 latach pojawiły się nowe technologie łączenia i cięcia metali wykorzystujące ciepło łuku plazmowego i energię wiązki elektronów i światła laserowego. Procesy te nadal są modyfikowane w celu spełnienia coraz to now­szych i trudniejszych wymagań przemysłu. Rozwój współczesnego spawalnictwa ukierunkowany jest głównie na ciągłe podnoszenie jakości, oraz wyeliminowanie pracy człowieka w szkodliwych warunkach. Wymusza to wprowadzanie stanowisk zmechanizowanych i zrobotyzowanych. Funkcjonalność tych urządzeń oraz precyzja sterowa­nia, uzyskiwane za pomocą złożonych układów elektroniki i automatyki, pozwa­lają na tworzenie w produkcji systemów zintegrowanych, do których należą stanowiska zrobotyzowane oraz elastyczne systemy produkcyjne.

13

Rysunek 6. Roboty spawalnicze firmy PANASONIC

Literatura

[1] Kazimierz Ferenc, Jarosław Ferenc „Konstrukcje spawane - Połączenia”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006r.

[2] Eugeniusz Śledziewski „Projektowanie stalowych konstrukcji spawanych” Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1972r.

[3] Józef Szustakowski „ Poradnik spawacza elektrycznego” Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1985r.

[4] Zygmunt Dobrowolski „Podręcznik spawalnictwa” Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1975r.

 

 

Dodaj komentarz


Kod antyspamowy
Odśwież

Współpracujemy z: