Зміст
Введення
1.Історія зварювання в космосі
2. Методи і способи зварювання в космосі
2.1 Плазмова зварювання
2.2Електронно-променева (електронна) зварювання
Висновок
Література
Введення
В кінці 50-х років нашого століття народилася нова галузьлюдської діяльності - космонавтика. Про це на весь світ сповістили сигналипершого радянського супутника Землі, утвердивши тим самим провідну роль нашої країнив освоєнні космічного простору.
Космонавтика поставила широке коло завдань і передзварниками: треба було докорінно переглянути і удосконалити багатотехнологічні процеси, створити технологію зварювання спеціальних легких іжароміцних сплавів, розробити і освоїти виготовлення високонадійногоавтоматизованого зварювального обладнання. А на початку 60-х років поініціативи головного конструктора ракетно-космічних систем академіка С. П.Королева була поставлена ​​принципово нове завдання - дослідити можливістьвиконання зварювання безпосередньо в космосі. Вирішення цього завдання було дорученоІнституту електрозварювання ім. Є. О. Патона АН УРСР. До досліджень були залученіпровідні колективи інституту, керовані Д. А. Дудко, І. К. Похідної, В. К.Лебедєвим, Б. А. Мовчаном, В. Є. Патоном, О. К. Назаренко. Науковим керівникомвсього комплексу досліджень був академік Б. Є. Патон.
1. Історія зварювання в космосі
При проведенні досліджень передбачалося, що зварювання вкосмосі буде використовуватися в основному для виконання наступних робіт:
а) ремонт космічних кораблів, орбітальних станцій ірізних металоконструкцій, що знаходяться в космічному польоті або на Місяці іінших планетах;
б) складання та монтаж металоконструкцій, що знаходяться ворбітальному польоті або розташованих на поверхні Місяця та інших планет.
-->> Необхідно було розробити техніку і технологію виконаннязварювальних робіт в принципово новій для людини середовищі - космічному просторі,основними відмінностями якого є:
1)невагомість,
2)глибокий вакуум при високій швидкості відкачки (дифузії)газів і парів,
3)широкий інтервал температур, при яких може знаходитисязварюваний виріб (орієнтовно від 180 до 400 К).
Слід було враховувати і ряд додаткових несприятливихфакторів, які мають негативний вплив на якість зварюванихз'єднань (вкрай обмежена рухливість оператора у відкритому космосі, складністьфіксації та орієнтації, наявність різного роду випромінювань і т. п.).
Приступаючи до виконання поставленого завдання, перш за все,належало з усього різноманіття існуючих способів зварювання вибрати найбільшперспективні у відношенні можливості їх використання в таких незвичайних умовах.При цьому керувалися специфічно зварювальними критеріями оцінки (універсальність,технологічність, простота, можливість виконання різання), а також критеріями,прийнятими для космічного устаткування (висока надійність, безпеку,мала енергоємність, мінімальні маса й об'єм і т. п. На перших етапахдосліджень були відібрані наступні способи зварювання: електронно-променева,дугова плавким електродом, плазмова, контактна, холодна і дифузійна.
Накопичений на Землі досвід дозволив зробити висновок, що такіспособи зварювання, як дифузійна, холодна та контактна, не пов'язані знаявністю газів в зоні зварювання, з інтенсивним нагріванням і розплавленням великогообсягу металу, можуть бути цілком працездатними в умовах космічного вакуумуі невагомості. Тому використання їх в космосі не зажадає проведенняяких спеціальних досліджень.
Однак область застосування цих способів обмежена їх малоюуніверсальністю і необхідністю ретельної підготовки і підгонки зварюванихповерхонь. У той же час такі досить універсальні й ефективніспособи зварювання, як електронно-променева, плазмова та дугова, відрізняються відносновеликим обсягом розплавляється металу і виділенням в зоні зварювання різнихгазів і парів, що робить їх застосування в космосі проблематичним. Тому передвикористанням цих способів необхідно було провести ретельні дослідження вумовах, що імітують космічні.
Вперше такі дослідження були виконані в 1965 р.на літаючої лабораторії ТУ-104, що дозволяє короткочасно (до 25-30 с)відтворювати стан невагомості. Для проведення досліджень був створенийкомплекс обладнання А-1084, що складається з ряду вакуумних камер, механічнихфорвакуумних та сорбційно-геттерних високовакуумних насосів, що реєструютьприладів (звичайні та швидкісні кінокамери, осцилографи) і апаратуриуправління. Весь комплекс обладнання розміщувався в салоні літаючої лабораторії(Рис. 1).
На кришках кожної з камер могли встановлюватисяавтоматичні пристрої для зварювання різними методами -
електронним променем, стислою дугою низького тиску і дугою зплавким електродом.
Оскільки в конструкціях космічних об'єктів, як правило,не використовується метал великої товщини, потужність цих зварювальних пристроїв не перевищувала1,5 кВт. Проведені дослідження дозволили виявити найбільш характерніособливості зварювання в умовах невагомості і вакууму. Коротенько вони зводяться донаступного.
Рис. 1.Розміщення зварювального обладнання в салоні літаючої лабораторії ТУ 104
При електронно-променевому зварюванні і різанні тиск пучка іреактивне тиск парів металу прагнуть витіснити рідку ванночку із зониплавлення. Тому дуже важливо було встановити, чи зможе розплавлений металутримуватися в шві або в порожнини різу при роботі в невагомості. Експериментипоказали, що величина сили поверхневого натягу при електронно-променевоїзварюванні цілком достатня для надійного утримання металу і нормальногоформування шва. Так само надійно виконувалася і різання. Причому розплавленийметал не віддалявся з порожнини різу у вигляді крапель, чого можна було побоюватися, алокалізувався на кромках розрізаються листів.
Значні труднощі довелося подолати призварюванні стислій дугою низького тиску плавким і неплавким електродами.Необхідно було розробити надійні методи контрагірованія плазми дуги вглибокому вакуумі при високій швидкості відкачування та прийоми активного управлінняплавленням і перенесенням електродного металу в невагомості. Справа в тому, щодугові процеси при низькому тиску пов'язані зі значною розфокусуваннямдуги і, як наслідок, з різким зменшенням її проплавляются здібності, а розплавляютьв невагомості електродний метал переходить в шов у вигляді крапель надзвичайновеликого розміру. Тому дослідникам довелося приділити велику увагурозробці спеціальних способів і пристроїв для фокусування дуги і плазми ввакуумі, а також пошукам шляхів ефективного управління плавленням і перенесеннямелектродного металу.
Рис.2Установка В«ВулканВ»
Експерименти на літаючої лабораторії допомогли вирішити і цізавдання. Тим самим були створені передумови для проведення зварювальних робітбезпосередньо в космосі.
На базі проведених досліджень була розроблена івиготовлена ​​спеціальна зварювальна установка В«ВулканВ», призначення якоїполягало в перевірці можливості використання названих вище способів зварюванняв умовах космосу. В«ВулканВ» являв собою комплексне, повністюавтономний пристрій (рис.2), що дозволяє виконувати автоматичнуелектронно-променеву зварку і дугове зварювання плавким і неплавкимелектродами.
Установка складалася з двох основних відсіків. В одному -негерметичному - розташовувалися зварювальні пристрої та сполучаються зразки; в іншому- Герметичному - блоки енергоживлення, прилади керування, вимірювальні таперетворюють пристрої, засоби автоматики. Сам В«ВулканВ» був встановлений в побутовомувідсіку космічного корабля В«СоюзВ», а пульт управління - в спусковому апараті.Вага установки - не перевищував 50 кг.
У відповідності із ...
