В 1947 г. под руководством Е. О. Патона начались исследования условий формирования валика в различных пространственных положениях. Был испытан ряд способов получения вертикальных швов как с принудительным, так и со свободным формированием: сварка с поперечными или более сложными колебаниями, прерывистая (точками), сварка на пониженном токе (Г.З. Волошкевич, Ю.А. Стеренбоген, С.М. Мандельберг). На основании этих исследований была создана теория формирования валика сварного шва и доказана целесообразность распространения способа сварки под флюсом в вертикальном положении с принудительным формированием шва водоохлаждаемыми ползунами.
Одно из основных направлений развития сварочного производства с момента создания первых способов дуговой сварки — совершенствование сварочных материалов: состава флюсов, электродных покрытий, стержней и электродных проволок.
Применение новых технологий для производства вооружения началось в
Германии в конце 1920-х гг. Здесь в сварке увидели средство обойти
ограничения по водоизмещению боевых кораблей, установленные Версальским
договором. Не превышая разрешенных 10 000 т, конструкторы сумели
разместить на крейсерах мощное вооружение — благодаря тому, что масса
сварного корпуса стала на 15% меньше клепаного. С 1930 г. возросли
темпы строительства кораблей в Германии. Корпуса линкоров, подводных
лодок изготавливали с помощью ручной дуговой сварки.
Основной целью автоматической сварки (как и других способов) является
обеспечение высокого качества сварного соединения, и в первую очередь —
металла шва. Качество зависит от ряда факторов, в том числе от условий
защиты зоны сварки от воздействия воздуха. В ряде случаев возникает
необходимость легирования металла в сварочной ванне. Поэтому при
разработке дуговой автоматической сварки одним из направлений было
создание средств надежной защиты зоны сварки без участия человека во
время выполнения соединения.
Как известно, Первая мировая война дала импульс развитию сварки,
поставив перед сварщиками ряд серьезных технических проблем. В
последующие 1920—1930-е гг. сварка находила применение в производстве
военной техники, особенно такой металлоемкой, как кораблестроение.
Благодаря использованию сварки Германии удалось построить мощные
линкоры, соблюдая ограничения в водоизмещении, наложенные Версальским
договором.
В первом десятилетии XX в. в различных отраслях промышленности
продолжалось освоение дуговой, контактной, термитной и газовой сварки.
Однако, если эти процессы постепенно вытесняли клепку при соединении
изделий из стали, чугуна и меди, то другие металлы и сплавы
(алюминиевые и магниевые) поддавались сварке с трудом. Для улучшения
качества дуговой сварки цветных металлов необходимо было разрабатывать
специальные флюсы, обмазки или присадки, для чего требовались знания
физико-химических процессов.
В начале XX в. человечество располагало, кроме древнейших технологий
соединения металлов, еще четырьмя новыми технологиями: дуговой,
контактной, газовой и термитной сваркой. Каждый из указанных видов
сварки обладал своими преимуществами и недостатками, все более
проявляющимися по мере увеличения объемов применения сварки. Усилия
Исследователей были направлены на улучшение технологических
возможностей существующих способов.
В конце XIX в. и первые десятилетия XX в. электротехнологии не были
распространены достаточно широко. Время торжества электросварки еще не
наступило, потому что электроэнергия оставалась дефицитной; известные
способы сварки не были универсальными и мобильными, а
удовлетворительное качество переплавленного металла обеспечивалось
ценой большей трудоемкости. Но без сварки уже нельзя было обойтись, и в
начале XX в. возник еще один способ (причем не только соединения
металлов, но и быстрого эффективного разъединения) — основанный на
использовании теплоты ацетилено-кислородного пламени.
Изучение тепловых воздействий тока, изобретение дуговой и контактной
сварки стали возможными с появлением постоянно действующих источников
электрической энергии.
Нагрев места стыка двух деталей проходящим через них электрическим
током характерен для всех способов контактной сварки. Вторым
существенным признаком этого вида сварки является обязательное
приложение усилия сжатия контактируемых деталей. По характеру
приложения такого усилия и типа соединения различают стыковую,
точечную, шовную (роликовую) сварку и другие способы.
Первым из всех видов электрической энергии в тепловую — нагрев
проводника протекающим током — был открыт в 1801 г, Л. Тенаром. Нагрев
и плавку металлов электрическим током в 1802 г. исследовал В. В. Петров
[56]. А в 1807 г. Г. Дэви сконструировал первые лабораторные
электропечи сопротивления с прямым и косвенным нагревом для
исследования свойств металлов [96]. Закон теплового действия тока,
устанавливающий зависимость количества выделенной теплоты от параметров
проходящего тока, открыли в 1842 г. независимо друг от друга Д. П.
Джоуль и Э. X. Ленц.
По мере расширения сферы применения сварки угольной дугой и повышения
требований к качеству соединения росло число специалистов, занимающихся
устранением недостатков и совершенствованием технологии дуговой сварки.
В Германии, где способ Бенардоса был внедрен на ряде крупных
предприятий (в том числе на знаменитых заводах Круппа), с 1883 г.
совершенствованием процесса занимался Г. Т. Церенер.
В конце XVIII — начале XIX вв. в истории цивилизации произошел переход
от мануфактурного производства к машинному. Сначала в Великобритании,
затем во Франции, Северо-Американских Соединенных Штатах, России.
Германии, Италии, Испании, скандинавских странах и Японии быстрыми
темпами стали распространяться текстильные, паровые, электрические и
другие машины. В этот период в мире созревал промышленный переворот,
что сопровождалось расширением исследований в области естественных и
прикладных наук, разработкой технологий производства и ремонта
паровозов, паровых котлов и машин, узлов строительных конструкций.
Традиционные секреты искусства ремесленников уже не могли эффективно
служить все усложняющейся технике. Новые разработки начинают опираться
на современные достижения науки, открытия в физике, химии и
металловедении.
Возникновение сварки как ремесленной, производственной технологии
соединения металлов относится к началу освоения человеком цветных и
черных металлов. Еще в эпоху неолита, изготавливая каменные орудия,
человек заметил, что если металлические самородки И метеориты сильно
ударить, то они не раскалываются, а деформируются. При определенных
условиях такой операции достаточно, чтобы произошло неразъемное
соединение тел, По существу, это уже была холодная сварка — сварка
давлением с пластической деформацией за счет механической энергии
(удара) без внешнего источника нагрева.
