gh ДЕЛИКАТНАЯ ЭЛЕКТРОСВАРКА, ИЛИ ИСТАЯТЬ В ПЛАМЕНИ ДУГИ

Российские ученые – сотрудники физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и Московского технического университета связи и информатики разработали метод, позволяющий серьезно расширить границы возможностей электросварки. С его помощью сваривать между собой металлические детали, в том числе и совсем тонкие, будет проще, шов получится ровнее, а брака будет меньше.

Надо сказать, что тривиальная, казалось бы, работа электросварщика зачастую требует не менее точной и верной руки, чем профессия ювелира или, скажем, нейрохирурга. Ведь как происходит собственно процесс электросварки хотя бы в самых общих чертах? Сварщик подносит к металлической поверхности электрод, на который подается высокое напряжение. В качестве второго электрода выступает собственно металлическое изделие. Когда расстояние между этой поверхностью и электродом становится критическим, происходит фактически короткое замыкание, возникает электрическая дуга, металл плавится и как бы склеивает свариваемые детали между собой - образуется один «стежок» будущего сварного шва. Казалось бы, все просто. Но! Стоит сварщику чуть задержать руку или поднести электрод слишком близко и вместо стежка будет дырка. Особенно много такого рода брака получается в тех случаях, когда сваривают между собой тонкие детали. Если же немного «недодержать» электрод, то стежок вообще не получится, и дырявым будет сам шов.

Изобретение, которое предложили и сейчас патентуют доктор физико-математических наук Борис Швилкин и его коллеги, позволит в значительной степени решить эти проблемы, и в результате надежно сваривать между собой даже тонкостенные металлические детали. Суть метода вот в чем. Вместо одного электрода у сварщика их будет два, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. А тонкая металлическая проволочка между электродами станет залогом того, что нагрев металла в месте будущего «стежка» будет строго дозирован, а значит шов будет самого высокого качества.

Вот как объясняет механизм процесса Б. Н. Швилкин. «Когда ток проходит по проволочке, он разогревает катод, то есть один из электродов. При этом сама проволочка, а она очень тонкая, толщиной несколько микрон, сильно нагревается, плавится и в конечном итоге испаряется. Кстати говоря, приблизительно то же самое происходит, когда от скачка напряжения в цепи перегорает предохранитель – его проволочка перегревается, плавится или даже испаряется, цепь размыкается, и перегорает предохранитель, а не компьютер или, скажем, телевизор.

Итак, нагретый при прохождении тока катод испускает термоэлектроны (это явление называется термоэмиссией). В электрическом поле между электродами они ионизуют атомы металла, которые появляются при испарении тонкой проволочки. Образующиеся ионы металла, в свою очередь, бомбардируют катод и еще более повышают его температуру. Ровно настолько, чтобы расплавить металл в месте сварки, но не продырявить его насквозь! Когда же вся проволочка испарится и израсходуется весь ее материал, цепь размыкается, а там, где проволочка касалась металлической поверхности, образуется ровный аккуратный «стежок», надежно соединяющий детали между собой.

Между прочим, оказалось, что у такого вида сварки есть две весьма полезные особенности. Во-первых, можно подобрать условия так, чтобы «стежок» был не точечным, а линейным, то есть, чтобы его длина была чуть больше, чем длина соединяющей электроды проволочки. Скажем, при длине проволоки 0,5 см длина стежка будет 0,55 см. А во-вторых, выяснилось, что металл гораздо лучше плавится по краям свариваемых деталей, поэтому шов получается тонким и ровным».

Интересно, что новый метод позволяет сваривать между собой разные металлы, в том числе с существенно отличающимися температурами плавления. «Мы пробовали сваривать пластины из никеля, латуни и даже меди, которая сваривается, как известно, не очень хорошо, а также, например, сталь с алюминием», – продолжил Борис Николаевич. «При этом толщина свариваемых деталей, как выяснилось, может составлять доли миллиметра, а проволочку можно использовать толщиной от десятых до сотых долей миллиметра». Наконец, выяснилось, что для достижения эффекта достаточно приложить сравнительно небольшое напряжение – например, чтобы сварить между собой два лезвия бритвы, достаточно напряжения всего в сто Вольт. Так что предложенный метод еще и весьма экономичен.

***