Сварка – это многогранный процесс и целая наука, без которой невозможно представить современную цивилизацию. В наши дни ни одно производство не обходится без применения сварочных работ, которые сейчас проводятся и под водой, и в открытом космосе, и в условиях Арктики.

Сварочный процесс, каким бы современным он ни казался, появился примерно в VIII–VII веках до нашей эры. В Древнем Египте, о чем свидетельствуют находки археологов, оловом спаивали украшения из золота. Разогретый на углях легкосплавный материал наносился на золотые украшения и, застывая, образовывал некоторое соединение.
Во время раскопок Помпеи найдены остатки водопроводных коммуникаций, которые имели поперечные швы на свинцовых трубах. Поскольку свинец тоже легко плавился на огне, он поддавался заливанию в формы и созданию соединений.
Но возможности человечества были ограничены температурой углей, поэтому другие металлы для соединения были недоступны.

Наши приоритеты

История развития сварки и сварочного производства имеет множество открытий и этапов развития. О возможности применения «электрических искр» для плавления металлов еще в 1753 году говорил соратник и друг Михаила Ломоносова, академик Российской академии наук Георг Рихман. Однако прорыв в технологии сварочного производства был сделан позднее, и связан он с открытиями в области электричества.
В 1802 году русский физик, академик Петербургской военно–хирургической академии Василий Владимирович Петров обратил внимание на то, что при пропускании электрического тока через два стержня из угля или металла между их концами возникает ослепительно горящая дуга – электрический разряд. Возможность использования высокой температуры электрической дуги для расплавления металлов и их дуговой сварки он описал в книге «Известия о гальвани–вольтовых опытах», опубликованной в 1803 году. Впоследствии Петров предложил возможное практическое применение электросварки и электропайки металлов. Однако на момент открытия им особо никто не заинтересовался.
В 1881 году инженер и изобретатель Николай Николаевич Бенардос продолжил дело, начатое академиком Петровым. Работая над созданием аккумуляторных батарей, он открыл способ электродуговой сварки металлов угольными и металлическими электродами. Позднее создал ряд конструкций сварочных автоматов. Свои изобретения в области сварочного оборудования и процессов сварки ученый запатентовал в России, Германии, Англии, Франции, Италии и США.
Его современник Николай Гаврилович Славянов в 1888 году впервые в мире на практике применил наиболее распространенный в настоящее время метод дуговой сварки – плавящимся металлическим электродом. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины.
Славянов создал первый сварочный генератор и автоматический регулятор длины сварочной дуги, разработал флюсы для повышения качества наплавленного металла при сварке, организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897 год. С помощью обученных им рабочих–сварщиков Славянов дуговой сваркой восстанавливал детали паровых машин и различного крупного оборудования.
Однако царская Россия не сумела реализовать возможности, открытые изобретениями Бенардоса и Славянова, и великое русское изобретение – дуговая сварка, как это случалось неоднократно, реализовано было за границей – в США, Германии, Англии. Началось стремительное развитие сварочной техники – за десятилетие она совершенствовалась больше, чем за столетие предшествующего периода. Быстро развивались и новые источники нагрева, легко расплавлявшие железо – электрический ток и газокислородное пламя.
К огромному спросу на производство вооружения, которое было невозможно без развития сварочного процесса, привела Первая мировая война. В Америке и Европе появилось множество компаний, которые производили сварочные аппараты и электроды.
В нашей стране дуговая сварка нашла широкое применение только после Октябрьской революции. Уже в начале 1920–х под руководством профессора Валентина Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой сваркой, а также изготовление сварных котлов, а несколько позже – сварку судов и ответственных конструкций.
Новый этап в истории сварки начинается в 1929 году, когда было принято постановление Совета труда и обороны о развитии сварочной техники. Для производства электросварочного оборудования в 1932 году был построен завод «Электрик», в то время – самый мощный в Европе завод по электросварочному оборудованию. Созданные специальные учебные заведения занялись подготовкой кадров – рабочих, техников и инженеров–сварщиков. Большое внимание было уделено научным исследованиям: появились многочисленные лаборатории и институты по проблемам сварки.
Применение сварки в промышленных объемах требовало создания и скорейшего внедрения в массовое производство надежных источников питания, гарантирующих стабильное горение дуги. В 1924 году на Ленинградском заводе «Электрик» запустили производство сварочных генераторов и сварочных трансформаторов.

Легендарные академики

Над технологиями сварки работали многие выдающиеся советские специалисты, а наиболее заметными были Евгений Оскарович и Борис Евгеньевич Патоны, отец и сын.
Евгений Оскарович – известный мостостроитель, профессор, декан инженерно–строительного факультета Киевского политехнического института. Десять изданий выдержали три тома учебника «Железные мосты» и два издания – «Деревянные мосты».
Предвидя огромное будущее электросварки в мостостроении и других отраслях хозяйства, он резко сменил поле своей научной деятельности и в 1929 году организовал в Киеве сначала лабораторию, а позднее первый в мире Институт электросварки, где разработал и предложил немало эффективных технологических процессов электросварки. В годы войны в короткий срок под его руководством были разработаны технология и автоматические стенды для сварки башен и корпусов танков, самоходных орудий, авиабомб.
Его сын, будущий президент Национальной академии наук Украины, дважды Герой Социалистического Труда, заслуженный изобретатель СССР, лауреат множества престижных премий, получил диплом об окончании Киевского политехнического института 21 июня 1941 года. На следующий день немецкие самолеты бомбили Киев. Очень символично – большой объем будущих работ Борис Патон выполнил именно по заказу военно–промышленного комплекса СССР, лучшие технологии создавались им для производства вооружения.
Его инженерная деятельность началась на Сормовском оборонном заводе в Горьком (теперь – Нижний Новгород). Позднее Борис стал работать в Нижнем Тагиле, куда был эвакуирован Институт электросварки. Туда же прибыли более 600 вагонов Харьковского завода №183 с людьми, оборудованием, заготовками танков Т–34, а также эшелоны с оборудованием Днепропетровского и Мариупольского металлургических заводов. Так был создан Уральский танковый завод № 183. Здесь развернулось производство танков.
Однако ручная сварка толстой брони занимала много времени, сварщиков катастрофически не хватало. Под руководством Патона–старшего впервые в мире удалось решить проблему скоростной автоматической сварки броневых сталей. Также впервые в мире был создан новый класс сварочного оборудования. Сотрудники института научили подростков 12–14 лет управлять аппаратами. Одна установка заменяла до 14 опытных сварщиков–ручников. На 52 заводах были смонтированы линии сборки и сварки танков всех типов, авиабомб и других вооружений. Патон–младший участвовал в разработке нового оборудования, работал его наладчиком и инструктором.
В 1941–1944 годах на территории страны, где проходили военные действия, было разрушено значительное количество металлоконструкций и производственного оборудования. Начиная с 1944 года, с возвращением Института электросварки в Киев, Евгений Патон организовал работу сотрудников по восстановлению промышленности страны. Для этой цели, в частности, был создан новый класс сварочных аппаратов – сварочные трактора.
В послевоенные годы его сын – старший научный сотрудник, заведующий электротехническим отделом Института электросварки, решал сложные технические и научные вопросы создания универсальной аппаратуры, пригодной для широкой номенклатуры изделий, а также специализированных сборочно–сварочных установок для конвейеров, участвовал во внедрении новейшей техники в промышленность, создал полуавтоматы для дуговой сварки под флюсом, порошковой проволокой и в среде активных газов.
В 1953 году Борис Евгеньевич возглавил Институт, носящий имя его отца, со временем превратив его в крупнейший мировой центр по сварке. Сотрудники института создали большое количество типов сварочного оборудования, марок электродов, разработали новые прогрессивные сварочные процессы, в том числе высокомеханизированные и автоматизированные, освоили технику сварки многих металлов и сплавов, глубоко и всесторонне разработали теорию сварочных процессов.
Вот что рассказывал бывший министр транспортного строительства СССР Владимир Аркадьевич Брежнев: «При конструировании мостов, разработке технологии, подборе материалов, обучении кадров, контроле качества специалисты Минтрансстроя работали в тесном сотрудничестве с учеными киевского Института электросварки имени Патона и его руководителем – академиком Борисом Патоном. Мы познакомились в начале 70–х. Сошлись потому, что Борис Патон быстро реагировал на новые и интересные идеи, прикладывал максимум усилий для их реализации.
Но достижения Института электросварки и его бессмертного руководителя транспортные строители использовали не только в мостостроении. Строительство дорог требовало применения большого объема электросварочных работ, да и на стройке сварщик – ведущая профессия. С помощью специалистов Института электросварки было внедрено немало новейших технологических процессов, был разработан и четко выполнялся план совместных работ. Удалось механизировать и даже автоматизировать сварочный процесс, что значительно повысило производительность труда и ускорило строительство…»
В 1970–1980–е годы фундаментальные научные исследования привели к созданию уникальных конструкций, оборудования, материалов и прорывных технологий. Были решены многие проблемы машиностроения, судостроения, ракетно–космического комплекса, авиастроения, энергетики, горнопромышленного комплекса, металлургии и химического производства, создания трубопроводного транспорта, строительной индустрии и других отраслей промышленности.
Для изделий из алюминия, титана, циркония и других металлов и сплавов, пластмасс, керметов и других материалов в авиации, производстве ракет и судостроении, атомной и химической промышленности, радиоэлектронике, приборостроении и других отраслях промышленности были предложены аргонодуговая, электронно–лучевая, контактная, плазменная, диффузная и др. виды сварки, пайки, напыления, наплавки.
В 1963 году Борис Евгеньевич инициировал работы по созданию оборудования и технологий сварки, пайки и напыления в условиях космоса и непосредственно участвовал в работе специального отдела. В 1969 году на пилотируемом космическом корабле «Союз–6» на созданной в Институте электросварки установке «Вулкан» космонавты Валерий Кубасов и Георгий Шонин впервые в мире провели электронно–лучевую, дуговую, плазменную сварку и резку металлов. В 1984 году Светлана Савицкая и Владимир Джанибеков провели в открытом космосе сварку, резку и пайку различных металлов, а в 1986 году в космосе впервые была проведена пайка узлов фермы для солнечных батарей орбитальной стации «Мир».
В настоящее время широкое развитие получили новые способы сварки – ультразвуком, диффузионная, электронно–лучевая, холодная, плазменная, сварка трением и другие. Применение этих сварочных процессов позволяет соединять детали толщиной от нескольких микрометров, что нашло широкое применение в медицине, до десятков метров.

Владимир Гондусов

КСТАТИ

Отрасли сварщики нужны!

Механизм непрерывной подготовки высококвалифицированных специалистов сварочного производства обсудили ведущие представители сварочного производства и системы образования России во время научно–практической конференции «Сварка. Подготовка сварщиков различного уровня», которая прошла в Российском университете транспорта.
Организаторами мероприятия выступили Российский университет транспорта (МИИТ), профессиональное сообщество «Союз наставников по повышению производительности труда».
Как сообщил директор Департамента государственной политики в сфере СПО и профессионального обучения Министерства просвещения РФ Виктор Неумывакин, сегодня более 800 учебных заведений обучают по программам среднего профессионального образования по профессии «сварщик» и специальности «сварочное производство».
Ректор Российского университета транспорта Александр Климов отметил, что развитие сварочных технологий и подготовка кадров по этому направлению являются одними из ключевых задач транспортной отрасли, так как строительство, в том числе железнодорожное, не может без этого обойтись.
Участники конференции обсудили методическую базу и вопросы подготовки профессиональных сварщиков и сформировали предложения для Министерства просвещения и Министерства науки и высшего образования РФ.
Для объединения передовых ученых и отраслевых центров необходимо создание Института сварки России. Такое решение было принято на общероссийском совещании сварщиков в октябре 2019 года. С течением времени актуальность создания института возрастает, об этом и об основных вопросах подготовки сварщиков различного уровня в своем выступлении говорил начальник Головного центра сварочных технологий на транспорте Российского университета транспорта Сергей Петров.
«Сварка должна быть включена в те стратегии и госпрограммы, которые связаны с транспортной отраслью и промышленностью в целом. Или же должна быть разработана отдельная программа по развитию технологии сварочного процесса», – заявил он.