XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Практическое применение сварки металлов в быту
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
О сварке можно рассказывать очень долго. История соединения металлов
с помощью электрической дуги берет свое начало в России с 1802 года. В наше время в каждом доме, квартире и производстве чего- либо используются предметы, сваренные из металла. Профессия сварщика сейчас очень востребована. Все крупные компании используют труд сварщика. Сварщики получают хорошую зарплату. Среди них можно встретить большое количество женщин. Самые сложные и тонкие работы выполняют именно они.
В наше время материалы и оборудование для сварки продаются в строительном магазине. Любой человек может его себе приобрести.
Принцип работы сварочного оборудования достаточно простой для понимания, и каждый может сам попробовать начать сваривать простые изделия. В магазинах очень большой выбор металлических заготовок. В сети Интернет много информации для начинающих сварщиков. Процесс сварки не требует больших физических усилий. Человек в любом возрасте и с любыми физическими возможностями может получить первые навыки работы со сварочным оборудованием.
В мире очень много уникальных объектов и конструкций, собранных с помощью сварки: многие мосты во всем мире, атомные электростанции, большие корабли и самолеты, Останкинская телебашня.
Мне захотелось попробовать самой что-то сварить самой, потому что я видела, как папа много чего делал полезного для дома и мне тоже захотелось создать что-то полезное для своего дома и своей семьи.
Первый раз я попробовала что-то сварить сама из металла, когда мне было
4 года и 7 месяцев. На (рис.1) первый мой шов, сделанный самостоятельно.
Он хранится в нашем семейном музее. На (рис.2) мое первое законченное изделие, выполненное методом полуавтоматической сварки- подставка для карандашей.
В возрасте 8 лет, в дни школьных каникул, я попробовала что-то сварить сама и у меня это получилась. Я пыталась сваривать заготовки разными видами сварки.
Самым первым моим готовым изделием стала подставка для карандашей, сваренная из гаек.
Однажды папа предложил мне сделать настольные часов в виде совы. У меня не сразу всё получилось. Немного упорства- и сова готова! Мы про это даже сняли фильм. Я попробовала сварить это изделие самостоятельно разными видами сварки. В интернете не было ничего про детей, увлекающихся сваркой. И тогда возникло желание подать заявку на рекорд. Организаторы нам ответили, что заявку у нас примут, но нужно представить доказательства- видеосъемку.
Я начала усердно готовиться- изучать сварочное оборудование и технологии сварки и постоянно тренироваться. Когда я была готова, мы пригласили оператора и сняли фильм и мою готовую работу принял квалифицированный сварщик.
Строгая комиссия приняла доказательства. Мой результат внесён в Российскую и международную книгу рекордов. Мне присвоили титул «Самый юный сварщик» [1].
Цель: рассказать и показать о возможностях сварки металлов и применения сварных металлических изделий в быту. Рассказать о возможностях быстрого обучения взрослых и детей электросварки в бытовых условиях.
Поставить мировой рекорд в области сварки.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
Актуальность:
В нашем современном мире сварка играет очень важную роль в жизни людей. Сваркой соединяют металлические детали. Сваркой делают большие корабли, самолеты и даже космические ракеты не обходятся без сварки.
Любой человек у нас в стране может купить бытовой сварочный аппарат и сделать сам что- то полезное для своего дома. Например, полочку для цветов или книг, подставку для карандашей, красивые часы и даже металлический забор или ворота на дачный участок. А научиться сварке дома можно очень легко! Нужно прочитать немного книжек, и потренироваться. С этим может справится даже ребенок!
Предмет исследования: проверить возможность изготовление полезного предмета для дома с помощью сварки. Изучить возможность обучения сварке начинающих- взрослых и детей и изготовления полезных изделий для дома из металла с помощью различных видов сварки.
Пробудить интерес к сварочному делу учащихся школ. Повысить социальную значимость профессии сварщика.
Гипотеза: могу ли я сделать самостоятельно полезное изделия для дома и освоить самые распространенные виды сварки в быту.
Методы исследования: Практическая сборка с помощью сварки небольших предметов для дома на примере подставки для карандашей, настольных часов, маленькой полочки и т.д. Проведение анкетирования взрослых и детей. Анализ результатов опроса.
Материалы и оборудование:
- инвертор сварочный бытовой, электроды.
- полуавтомат сварочный, проволока сварочная для полуавтомата, баллон с газом (смесь углекислого газа и аргона).
- бытовой аппарат для аргонно- дуговой сварки, баллон с газом (чистый аргон).
- защитное снаряжение сварщика (маска, фартук, перчатки)
- заготовки из металла для сборки изделий (старые гайки, обрезки уголков
и профилей, старые подшипники)
Предполагаемые результаты: получить готовое изделие, собранное самостоятельно.Получить базовые навыки, необходимые для сварки простых бытовых изделий.
Этапы реализации проекта:
1 этап. Подбор литературы, поиск информации. Разработка плана работы. Изучение истории появления электродуговой сварки в нашей стране, ознакомление
с ее разновидностями и особенностями.
2 этап. Анкетирование детей и взрослых.
3 этап. Реализация проекта:
- поиск или закупка необходимых материалов
- монтаж заготовок и фиксация
- сварка
- снятие заусенцев напильником
4 этап. Подведение итогов, анализ и обобщение результатов.
Раздел 1. Теоретическая часть
-
-
История сварки металлов в мире.
-
Еще до нашей эры- в VII-III вв. до н.э. применяли ковку металла и наварку накладных деталей при изготовлении мечей и кинжалов, ножей, серпов и топоров. Примеры кузнечной ковки приведены в (Приложении 2) на (рис. 3) и (рис.4).
Таким способом сварки люди пользовались вплоть до XIX века н.э.
В XIX веке впервые в России и в мире начали ставить эксперименты по сварке металлов с применением электричества. В настоящее время электросварка является самым распространённым способом сварки металлов в мире.
Самым первым человеком в мире, кто открыл явление электрической дуги
и указал на её возможность практического применение является русский учёный Петров Василий Владимирович (1761-1834) (рис. 5). Своё открытие он совершил
в 1802 году.
В 1882 г. русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос
(1842-1905) (рис.6) применил электрическую дугу для соединения металлов, предложил и произвел в 1880-1890 гг. все основные виды сварки: плавящимся
и неплавящимся электродами, полуавтоматическую и автоматическую, незащищенной дугой и в среде защитного газа. Первый электрододержатель приведен на (рис.7). Первая горелка для аргонодуговой сварки показана на (рис.8). Оба этих приспособления изобрел и опробовал Бенардос Н.Н.
Славянов Николай Гаврилович (1854-1897) (рис.9). Он изготовил и опробовал первый в мире сварочный полуавтомат. Славянов Н.Г. наварил на сталь один
за другим электроды из бронзы, меди, томпака, никеля, стали, чугуна, колокольный бронзы и нейзильбера. Изготовил «невозможный» стакан (рис.10). Этот стакан называется так, потому что он состоит из сплавов, которые очень тяжело сварить друг с другом.
За эту научную работу Славянов Н.Г. получил диплом первой степени и золотую медаль на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 году.
Материалы исследований по изучению анкет
По итогам исследований (Приложение 1) были опрошены 2 возрастные группы: взрослые мужчины и женщины старше 30 лет (всего 24 человека) и дети (девочки -16 чел. и мальчики- 13 чел., в возрасте 9-10 лет). Из них 18 мужчин и 6 женщин. Все опрошенные взрослые имеют высшее техническое образование.
В результате опроса было удалось выяснить, что все взрослые и большинство детей знают, что такое сварка.
Только большинство взрослых мужчин знают, какие бывают виды сварки
и какие предметы, сваренные из металла, используются в быту.
Всего 7 из 18 мужчин умеют пользоваться сварочным оборудованием.
Большинство мужчин и мальчиков хотели бы научиться сварочному делу.
Подавляющее большинство всех опрошенных считают профессию сварщика престижной и доходной.
2. Экспериментальная часть
2.1 Самостоятельная сборка изделия «Часы - сова»
Для проведения эксперимента понадобятся:
Набор заготовок- подставка, подшипник, гайки, кусочек шпильки, часовой механизм, зажим для сварочного стола, магнит, крючок, пассатижи. Сварочное оборудование: Аппарат ручной дуговой сварки, сварочный полуавтомат, аппарат аргонодуговой сварки.
Опыт №1 Сварка конструкции «часы- сова» методом ручной дуговой сварки
В процессе проведения опыта удалось сделать следующие выводы:
Во время сварки изделия данным способом образуется много брызг металла, что может испортить внешний вид изделия. Также при сварке деталей данным способом образуется много дыма. Это требует вытяжку при работе в помещении или работу на открытом воздухе.
При сварке различной толщины заготовок следует настраивать сварочный аппарат в зависимости от толщины свариваемого металла [2]. Для тонких деталей (профильная труба) следует использовать ток 70 Ампер. Для толстых деталей, например, при сварке подшипника к подставке следует установить сварочный ток 110-120 Ампер [2].
В случае применения сильного магнита сварочная дуга размывается. Это
не позволяет сделать красивый и прочный сварочный шов. В данном случае для фиксации элементов конструкции использовался небольшой магнит.
Подшипник, подставка и гайки сделаны из черного сплава- стали. Мне случайно попала в руки шпилька из нержавеющего сплава. Нержавейку к простой стали ручной дуговой сваркой приварить невозможно! Ручная дуговая сварка — это единственный вид сварки, которым можно варить под водой.
Опыт №2 Сварка конструкции «часы- сова» методом полуавтоматической сварки
Во время проведения опыта удалось сделать следующие выводы:
При сварке изделия данным способом достигается высокая чистота шва [3].
Данный вид применяется при сварке черных, цветных металлов и нержавеющих сталей.
В процессе сварки из горелки в зону сварочной ванны подается присадочная проволока. Это намного удобнее, чем постоянно заменять электрод при ручной дуговой сварке.
Этот вид сварки может применяться как с газом, так и без газа. С газом (защитной газовой смесью) шов получается чище и прочнее.
Данным видом сварки можно сваривать более тонкие изделия, чем ручной дуговой сваркой [3].
При сварке полуавтоматом не образуется окалина в зоне сварочного шва.
Меньшее количество брызг, чем при ручной дуговой сварке.
В любом сварочном полуавтомате можно регулировать силу тока дуги
и скорость подачи проволоки [4].
Чаще всего этот вид сварки применяется для тонких деталей, ремонта машин, и на больших производствах с применением сварочных роботов.
Опыт №3 Сварка конструкции «часы- сова» методом аргонодуговой сварки
В процессе проведения опыта удалось сделать следующие выводы:
При работе данным способом достигается наибольшая чистота шва [4].
Данный способ сварки применяется на самых сложных и самых ответственных узлах и деталях.
Этим видом сварки можно сваривать самые тонкие изделия, какие невозможно сварить ручной дуговой или полуавтоматической сваркой.
Данный вид сварки абсолютно тихий и не выделяет дыма.
При аргонодуговой сварке в зоне сварочной ванны совсем нет посторонних брызг, чем при ручной дуговой или полуавтоматической сварке.
Аргонодуговая сварка требует высокой квалификации сварщика и точной настройки оборудования [4].
При проведении сварочных работ требуется высокая чистота заготовок.
Этот вид сварки наиболее часто применяется женщинами- сварщицами.
Заключение
Я смогла доказать, что сварке может научиться любой желающий в любом возрасте!
Я сама сделала готовое изделие!
Я поставила мировой рекорд «Самый юный сварщик»!
Попробуйте сами начать варить! Учитесь интересному делу! Создавайте новые красивые конструкции!
Список использованных источников
[1] Международная книга рекордов [Электронный ресурс]. –
URL: https://www.interrecord.ru/youngest-female-welder/ (дата обращения: 27.04.2025)
[2] Rutube канал «Сварщик в городе» [Электронный ресурс]. –
URL: https://rutube.ru/channel/13069137/ (дата обращения: 20.04.2025)
[3] Rutube канал «Гори дуга» [Электронный ресурс]. –
URL: https://rutube.ru/channel/26253672/ (дата обращения: 16.04.2025)
[4] Rutube канал «Fubag Russia» [Электронный ресурс]. –
URL: https://rutube.ru/video/9dee206d7910f1a33b5d873a1dfc9b95/ (дата обращения: 22.04.2025)
Приложение 1
Материалы опросов среди взрослых и детей
Приложение 2
Иллюстрации к тексту
|
Рис.1 Мой первый шов, выполненный методом ручной дуговой сварки |
Рис.2 Мое первое самостоятельное изделие- Подставка для карандашей, сваренная из гаек методом полуавтоматической сварки. |
|
Рис. 3 Пример кузнечной сварки |
Рис.4 Пример кузнечной сварки |
|
Рис. 5 Петров Василий Владимирович (1761-1834) |
Рис. 6 Бенардос Николай Николаевич (1842-1905) |
|
Рис. 7 Первый электрододержатель для ручной дуговой сварки |
Рис. 8 Первая горелка для аргонодуговой сварки |
|
Рис. 9 Славянов Николай Гаврилович (1854-1897) |
Рис. 10 «Невозможный» стакан Славянова 1893 г. |