Физика в профессии сварщика

Физика в профессии сварщика.

Марков Дмитрий, студент ОГБПОУ «Томский механико-технологический техникум»

Руководитель: Комарова Наталья Ивановна, преподаватель физики ОГБПОУ «Томский механико-технологический техникум»

2016 год

Моя будущая профессия – сварщик. Как сварщик, я должен буду уметь подготавливать металл, собирать изделие, владеть приёмами и выбирать технологию сварки, а также эксплуатировать сварочное оборудование. В своем выступлении сегодня я хочу показать, насколько важно знать законы физики при выполнении сварочных работ.

Для начала определим, что такое сварка. Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Разумеется, каждый квалифицированный рабочий должен понимать, что в основе данного процесса лежит теория строения вещества. В частности, теория строения металлов.  Известно, что кристаллические решетки металлического типа содержат в узлах положительно заряженные ионы и нейтральные атомы; между ними передвигаются относительно свободные электроны.

Особым строением кристаллической решетки объясняются общие физические свойства металлов, а именно:

• Пластичность – это способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы.
• Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.
• Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. Также необходимо учитывать, что при нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".
• Теплопроводность. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность у висмута и ртути.
• Твердость. Самый твердый металл – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.
• Плотность.
• Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть, самый тугоплавкий металл – вольфрам.

Учет строения и физических свойств металлов позволяет добиться свариваемости металлов.  Свариваемость – это свойство металла образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Примечательным является тот факт, что сварка как явление была открыта в самом начале 19 века русским академиком – Петровым Василием Владимировичем. Именно он открыл такой эффект, что, при пропускании через два угольных стержня электричества, между ними возникает электрическая дуга высокой температуры.

Этот же ученый предположил возможность применения этой температуры для сплавления металлов. Это открытие послужило основой для дальнейшего развития технологий работы с металлами.

Именно с этого периода стали применять сварочный электрод  – изделие из электропроводного материала, предназначенного для подвода тока к сварочной дуге.

Поскольку источником питания сварочной дуги является сварочный аппарат, то сварщику необходимо знать законы электродинамики.
По крайней мере, понимать, что переменный ток – течет в одном направлении, затем в другом, постоянно меняя направление, а постоянный ток – всегда течет в одном направлении, но может увеличиваться или уменьшаться.

При этом принцип работы сварочного трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции, что позволяет преобразовать переменное напряжение сети в переменное напряжение для сварки. Напомню, что электромагнитная индукция – это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Именно в результате этого порождается индукционный ток во вторичной обмотке трансформатора.

Таким образом, знание физических законов, умение применить их на практике дает возможность детально вникнуть в технологию сварочного производства и стать профессионалом в своем деле, востребованным на рынке труда.