Сварка в космосі

Вперше думка про необхідність виконання робіт зі зварювання та різання в космосі висловив С.П.Корольов в 1965 р Основні відмінності космічних умов від земних - перш за все глибокий вакуум при практично необмеженої швидкості дифузії газів із зони зварювання, широкий інтервал температур, при яких може перебувати виріб, що зварюється, невагомість. Крім того, на якість зварювання впливає ряд другорядних факторів - обмежена рухливість космонавта-оператора в скафандрі, підвищені вимоги безпеки робіт і ін. Перші експерименти зі зварювання в космосі проведені 16 жовтня 1969 року на кораблі «Союз-6» Г.С. Шоніна і В.Н. Кубасовим з використанням установки «Вулкан». Установка дозволяла в автоматичному режимі виконувати дугову, плазмову і електронно-променеву зварювання.

При дугового зварювання в умовах космосу в найбільшою мірою змінюється процес перенесення електродного металу. Крапля виростає до великих розмірів, які на землі не вдається отримати, в кілька разів більше діаметра електрода, тримається на кінці електрода довго - близько 3 с. Збільшення розміру краплі знижує щільність струму, зменшує стійкість горіння дуги. Кілька покращує процес накладення на дугу імпульсів струму. Механічні властивості шва досить високі, дефектів не більше, ніж в земних умовах.

Найкращі результати отримані при електронно-променевого зварювання. Харчування електронно-променевої гармати здійснювалося від акумуляторної батареї. Постійна напруга перетворювалося в змінне за допомогою інверторів, потім за допомогою трансформатора підвищувався і випрямляти. У гарматі замість магнітної фокусування застосована електростатична, що спростило конструкцію і знизило вага установки.

У період з 1979 по 1984 р в космосі проводилися експерименти з нанесення тонкоплівкових металевих покриттів на зразки з конструкційних сталей методом термічного випаровування і конденсації. Експерименти проводилися на установках типу «Випарник», оснащених двома електронно-променевими гарматами.

Всього було отримано близько 100 зразків, в ряді випадків з унікальними властивостями.

14 липня 1984 р космонавтами С.Савицька і В.Джанібековим були вперше проведені експерименти по електронно-променевого зварювання з виходом у відкритий космос. Застосовувався зварювальний апарат УРІ (універсальний ручний інструмент).

Він дозволяв здійснювати зварювання, різання, паяння, нагрівання металу, нанесення покриттів. Всі ці операції виконувалися короткофокусної електронно-променевої гарматою, яку космонавт тримав в руці. Маса всього апарату близько 30 кг, а електронно-променевої гармати - 2,5 кг. Споживана потужність - потужність 750 Вт.

Зварювалися зразки зі сталі та титану. Якість з`єднань досить висока. У зв`язку з невагомістю при різанні розплавлений метал погано видаляється з різу.

При нагріванні важко навіть приблизно контролювати температуру металу, так як у відкритому космосі на металі не утворюються кольори мінливості.

Експерименти проведені на 20 різних зразках. Вони показали високу надійність обладнання та перспективність зварювання в космосі. В даний час створено новий апарат для зварювання в космосі «Універсал».