История изобретения сварки — это история постепенного развития и накопления знаний, начиная с древних времен и заканчивая современными технологиями. Сварка, как метод соединения металлов, претерпела множество изменений и усовершенствований.
Первые формы соединения металлов появились в Древнем Египте и Месопотамии около 3000 лет до н. э. Тогда люди использовали методы пайки и ковки для создания простых металлических изделий. Металлы нагревались и соединялись вручную с помощью ударов молота. Этот процесс был медленным и трудоемким, но позволял создавать первые металлические предметы, такие как украшения и инструменты.
С развитием кузнечного ремесла появились более сложные методы ковки, которые позволяли соединять металлические детали более прочно. В эпоху Средневековья кузнецы активно использовали сварку ковкой, при которой металл нагревался до высокой температуры и затем соединялся с помощью молотков и других инструментов.
Базисом для последующих изысканий в отношении развития технологии сварки можно назвать эксперименты русского физика Василия Владимировича Петрова, целью которых было получение электрической дуги. В 1802 году ученый сконструировал большую гальваническую батарею с электродвижущей силой около 1700 В, состоявшую из 4200 медных и цинковых кружков диаметром около 35 миллиметров и толщиной около 2,5 миллиметра, между которыми были размещены бумажные, пропитанные раствором нашатыря прокладки. Явление электрической дуги описано Петровым в его книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах», вышедшей в 1803 году. Об этом же появилась публикация в газете «Санкт-Петербургские ведомости» от 29 (17 по ст. ст.) ноября 1803 года. Русский ученый рассказал про получение электрического света и «белого пламени» (электрической дуги) между двумя кусками древесного угля, от которого «темный покой достаточно ярко освещен быть может». Получение электрической дуги Петровым можно считать основой для дальнейших опытов многих ученых.
В 1881 году француз Огюст Дэ Меритен и русский исследователь Николай Бенардос независимо друг от друга начали экспериментировать с электрической дугой для сварки металлов. Но запатентованное устройство все же получилось создать Русскому изобретателю Николаю Бернадосу. Изначально ученый работал над созданием электрического фонаря, но в ходе исследований ученый заметил, что дуга может расплавлять металл. Это открытие привело его к мысли использовать дугу для соединения металлических деталей. В 1882 году он получил патент на устройство для дуговой сварки, которое использовало угольный электрод. Бенардос называл свою технологию "электрогефест", в честь греческого бога кузнечного дела, и активно продвигал её, участвуя в международных выставках. Именно этот патент на дуговую сварку можно считать отправной точкой в истории современной сварки.
В конце XIX века и начале XX века сварка стала активно развиваться. В 1904 году шведский инженер Оскар Кьелльберг столкнулся с проблемой неустойчивости дуги при дуговой сварке. Он начал экспериментировать с электродами, покрывая их различными материалами для стабилизации процесса. В результате Кьелльберг получилил густую смесь карбонатов и силикатов при сгорании которой выделялись газы, которые в свою очередь защищали сварочную ванну от воздействия кислорода и азота из воздуха, что улучшало качество сварного шва. Этот прорыв сделал сварку более надежной и массово применимой. Таким образом шведский ученый изобрел покрытый электрод. Этот метод получил название «сварка штучным электродом» и стал одним из самых распространенных способов сварки.
В 1930-е годы - период интенсивного развития сварки. В эти годы была разработана и автоматическая сварка, а также в США был изобретен метод сварки под флюсом (Submerged Arc Welding, SAW). Этот метод был разработан в ответ на необходимость быстрого и качественного соединения толстых металлических деталей, особенно в судостроении. В процессе сварки под флюсом, дуга и расплавленный металл полностью покрываются гранулированным флюсом, который защищает сварочную ванну от атмосферных загрязнений. Этот метод позволил значительно увеличить скорость сварки и получить высококачественные швы на крупных конструкциях.
В современном мире потребление материалов для процессов MIG/MAG-сварки показывает самый значительный прирост. Причиной такого роста являются высокая производительность данного процесса сварки, а также простота его автоматизации. Данный рост произошел за счет вытеснения процесса ручной дуговой сварки покрытым электродом, который до этого являлся наиболее широко применимым способом сварки. В настоящее время в Европе, Японии и США MIG/MAG является самым часто применяемым видом сварки.
MIG/MAG-сварка была разработана в 1940 году в США как способ сварки алюминия. В качестве защитного газа использовались аргон или гелий. Для сварки сталей MIG/MAG-процесс не использовался до тех пор, пока не стало ясно, что в качестве защитного газа может использоваться чистая углекислота (разработано в 1952 г. совместно ЦНИИТМАШем и Институтом электросварки имени Е.О. Патона, авторы сварки в углекислом газе плавящимся электродом К.В. Любавский, К.М. Новожилов, Г.З. Волошкевич и др.). Сварка выполнялась только в нижнем пространственном положении, при этом она давала изрядное количество брызг.
Усовершенствование источников питания, а также переход на меньшие диаметры проволок и аргон-углекислотные сварочные смеси позволили значительно снизить количество образующихся брызг и выполнять сварку в различных пространственных положениях. В промышленном производстве MIG/MAG-процесс начал применяться только с 60-х годов. Однако далее данный вид сварки стал активно развиваться и усовершенствоваться в направлениях связанных с разработкой новых сварочных материалов, источников питания и защитных газов.
Сегодня сварка используется повсеместно, от мелких ремонтных работ до строительства крупных сооружений, таких как мосты и небоскребы. В качестве наиболее технологичной и крупной сварочной станции можно считать установку Vertical Assembly Center (VAC), которая расположена в Сборочном центре НАСА (NASA Michoud Assembly Facility) в Новом Орлеане. Установка была построена в 2014 году и сравнима по своим размерам с высотным зданием. На гигантской конструкции шириной 24 метра и высотой 52 метра, установлен набор самых современных сварочных узлов и установок, которые используются для сварки элементов основной ступени американской ракеты-носителя Space Launch System (SLS). Размеры установки VAC настолько велики, что сфотографировать ее конструкцию целиком можно только при помощи специальных широкоугольных объективов типа "рыбий глаз"
Но даже не смотря на столь технологичные современные установки технологии сварки продолжают развиваться, появляются новые методы и материалы. Пространство для усовершенствования технологии соединения металлов, стартовавшей с патента Бенардоса, еще достаточно велико.