книги / Научно-технические изобретения и проекты

исправлением самых простых'деталей. По мере накопления опыта электросварку стали применять для более ответственных работ. Оборудование для электросварки было установлено и пущено в эксплуатацию в ноябре 1888 г. и представляло собой одну из наиболее мощных производственных электросварочных устано­ вок того времени. Полная стоимость оборудования вместе с установкой динамо-машин с принадлежностями, аккумуляторов, приспособлений для сварки и запасных кабелей составила 14596 руб. Батарея аккумуляторов состояла из 350 элементов конструкции Н. Н. Бенардоса, расположенных в семь парал­ лельных рядов по 50 аккумуляторов в каждом, соединенных в каждом ряду последовательно. С помощью штепсельного ком­ мутатора, разработанного Н. Н. Бенардосом, можно было вво­ дить в цепь или выключать из нее соответствующее количество аккумуляторов. Для их зарядки использовался генератор с па­ раллельной обмоткой (максимальный ток 100 а, напряжение 175 в). Основная часть мелких сварочных работ выполнялась при напряжении 40—50 в, обеспечиваемом 20—25 аккумуляторами, соединенными последовательно, и угольными электродами ди­ аметром 15—20 мм. Сварка колесних спиц и ободов выполнялась при напряжении 50—70 в от 25—35 аккумуляторов, соединен­ ных также последовательно. Для этих работ применялись уголь­ ные электроды диаметром 10 мм.

По способу Бенардоса сваривались рамы паровозов завода Шнейдера в г. Крезо, эксплуатировавшиеся на русских желез­ ных дорогах.

С большим успехом электрогефест был применен для ремон­ та паровозных котлов путем заварки прожогов и трещин в пе­ ремычках между отверстиями для дымогарных труб. Дальней­ шее усовершенствование заключалось в отжиге деталей после их ремонта сваркой. Позднее в Рославльских мастерских свар­ ка также успешно применялась при исправлении бронзовых и чугунных деталей.

При применении электросварки для ремонта бронзовых де­

ния трещин от неравномерного охлаждения.

Одной из первых таких работ было исправление бронзового колокола, выполненное в Рославльских железнодорожных мас­ терских. Колокол весом 350 кг, имевший трещину длиной 900 мм, был отремонтирован с помощью сварки.

При исправлении изделий из чугуна для достижения проч­ ного соединения нового наплавленного металла со старым изде­ лия предварительно нагревали, как рто делалось и с бронзовыми предметами. Применение указанной технологии сварки позволи­

153

ло Рославльским мастерским широко использовать электросвар­ ку по способу Бенардоса для проведения ремонтных работ. За период с 1888 по 1892 г. в Рославльских железнодорожных мас­ терских были исправлены и показали хорошие результаты в эксплуатации 37 паровозных рам, причем отдельные рамы вы­

атации изобретения Н. Н. Бенардоса. Электросварочная мастер­ ская завода была оснащена генератором (ток 120 а, напряжение 125 в) и 500 аккумуляторами системы Бенардоса. Каждая груп­ па аккумуляторов соединялась изолированными медными про­ водами со штепсельным коммутатором, имевшим 10 штепселей. По мере надобности можно было пользоваться током от 5; 10; 15 и т. д. аккумуляторов и, таким образом, регулировать режим свар­ ки. Электрогефест применялся на заводе для сварки стальных водопроводных и других труб. Листы предварительно изгибались по шаблону, продольные концы листов сближались друг с другом до соприкосновения встык, кромки листов обрезались наискось,: так что вдоль всей трубы получался полый желобок. Кусочки железа, положенные в желобок, расплавлялись дугой, расплав­ ленный металл заполнял желобок, и кромки листов сваривались. Операция продолжалась до тех пор, пока не заполнялся полнос­ тью весь желобок по всей длине трубы и не получалась сплошная труба. Сваренное место затем выравнивалось и проковывалось ударами молотка. Таким же способом на заводе сваривались железные листы для нефтяных цистерн, вагонов и резервуаров.

Завод «Лильпоп — Рау Левинштейн и К0» в Варшаве также од­ ним из первых в России заключил соглашение с товариществом «Электрогефест» на право эксплуатации изобретения Н. Н. Бенар­ доса. Завод успешно применял электросварку при изготовлении бочек для керосина, спирта, герметических резервуаров для га­ за и сжатого воздуха, а также различных принадлежностей ар­ тиллерийского и интендантского обозов [36].

На заводе Невского механического товарищества сварка применялась для исправления различных дефектов в изделиях — трещин и раковин, а также для наплавки металла в поковках,, имевших отступления от чертежных размеров. Сварочная мастер­ ская завода была оснащена батареей, состоящей из 400 аккуму­ ляторов [15].

Кроме упомянутых железнодорожных мастерских и заводов электрогефест применялся в 90-х гг. XIX ст. в Главных мастерских Николаевской железной дороги в Петербурге, мастерских Вла-

154

щегося обработке резанием. Наряду с освоением технологии ду­ говой сварки некоторые заводы Западной Европы и США приступили к систематическим испытаниям качества сварных соединений.

В Англии на заводе компании «Ллойд — Ллойд» в Бирмингеме производился ряд научно-исследовательских работ по вопросам качества сварки.

Во Франции исследовательские работы проводились в 1886— 1887 гг. в мастерской завода Крейле, организованной братьями Ротшильд, купившими лицензию на электрогефест и получивши­ ми право перепродажи лицензий на применение сварки по методу Бенардоса не только во Франции, но и в Австро-Венгрии.

ВГермании была организована опытная мастерская' для ознакомления немецких промышленников с особенностями и преи­ муществами изобретения Н. Н. Бенардоса. Право продажи ли­ цензий на применение электрогефеста в Германии приобрела фир­ ма Густава Гартмана в Дрездене.

ВСША право на эксплуатацию способа электродуговой свар­

ки приобрела компания Томсона [36].

В конце 80-х — начале 90-х гг. XIX ст. в странах Западной Европы и в США электросварка стала применяться не только для

90-х гг. XIX ст. работали 6 плавильных аппаратов при 3 динамомашинах (по 200 а, 150 в каждая) и аккумуляторная батарея в 1450 аккумуляторов системы Бенардоса, с помощью которых прива­ ривали стальные фланцы к железным трубам, проделывали во фланцах отверстия, сваривали железные трубы до 6 футов в диа­ метре, крестовины резервуаров для «безвоздушного пространст­ ва» и т. д. Сварочные посты были оборудованы балластными реостатами и стабилизаторами для снижения напряжения и повышения устойчивости электрической дуги. Дуговая сварка использовалась также для исправления труб и колен, не вы­ державших испытания гидравлическим давлением (до ведения электросварки забракованные трубы обычно шли на переплавку). Применение электрогефеста позволило обрабатывать металли­ ческие детали в 10 раз скорее, чем это было раньше [61]. Для ор­ ганизации наладки электродуговой сварки по способу Бенардоса на своих заводах фирма «Ллойд — Ллойд» командировала в Петер­ бург своего представителя, который изучал сварочное произ­ водство непосредственно у самого изобретателя [54].

В Германии на заводе фирмы «К. Мюллер и К0» в Швельме еже­ годно сваривались до 45 тысяч железных бочек и различных ем­ костей для керосина. Дуга применялась также для сварки труб и приварки фланцев к ним. В постоянном действии находилось 15 плавильников при аккумуляторной батарее системы Бенар­ доса (в 2400 элементов) и динамо-машине (800 а, 100 в).

156

В 1895 г. фирма «К. Мюллер и К0» поставила товариществу «Братья Нобель» в виде пробы для буровых скважин трубы диа­ метром 7 футов, сваренные по способу Бенардоса. Эти трубы мог­ ли выдерживать давление до 1000 фунтов на 1 кв. дюйм. Изготов­ ленные этой же фирмой с помощью электросварки железные боч­ ки и сосуды для глицерина, бензина, амиака, анилина, спирта

ипрочего выдерживали давление до 10 атм [611.

Вчисле первых в мире предприятий, освоивших и внедривших способ Бенардоса, были Витковицкие металлургические и ма­ шиностроительные заводы в г. Остраве (Австро-Венгрия). С по­ мощью электросварки здесь исправляли такие дефекты, как тре­ щины. Для протачивания отливок из отбеленного чугуна на его поверхность наплавляли слой серого чугуна, легко поддающегося обработке резанием. Способ Бенардоса применялся не только* для ремонта, но и для изготовления новых изделий из стали и технического железа.

На заседаниях научных обществ ряда стран Западной Европы

и США были сделаны доклады и сообщения об изобретении Н. Н. Бенардосом способа электродуговой сварки и резки ме­ таллов.

Так, в США в Бостонском технологическом институте 23 ок­ тября 1890 г. лейтенант ВМС В. Вуд сделал доклад о применении электродуговой сварки при производстве снарядов. Докладчик указал на отличные результаты испытания артиллерийских сна­ рядов, изготовленных с помощью сварки, отметив экономичность и перспективность применения сварки в этом виде производст­ ва [118].

На заседании членов английского общества инженеров-судо- строителей 12 февраля 1895 г. с сообщением о способе Бенардо­ са выступил инженер Г. Фостер. С докладом о применении этого способа при изготовлении жаровых труб в Лондонском институте инженеров-механиков выступил инженер Мак-Карти [88,92,93].

Сам изобретатель, электросварки внедрял в эти годы свой спо­ соб на заводах России и за рубежом. Его привилегия на способ соединения и разъединения металлов непосредственным действи­ ем электрического тока перешла 5 мая 1887 г. в собственность то­ варищества «Электрогефест» [127].

Владельцы товарищества не хотели расходовать средства на дальнейшее усовершенствование процесса электросварки, и Ни­ колай Николаевич сам ведет поиск новых путей применения ду­ ги для обработки металлов

В марте 1888 г. в Департамент торговли и мануфактур им бы­ ло подано описание и чертеж на усовершенствованный способ сварки и спаивания металлов вольтовой дугой при введении в

действие электромагнита. Совет Департамента торговли и ману­ фактур, рассмотрев материалы нового способа, нашел, «что изобре­ тение это составляет дальнейшее усовершенствование в применении к соединению и разъединению металлов вольтовой дуги, обра-

15Т

вуемой между самим обрабатываемым металлом и углем, на како­ вой способ просителю выдана была 31 декабря 1886 года десяти­ летняя привилегия». Однако, признавая это усовершенствование новым, в России не известным, Совет Департамента торговли и мануфактур «положил принять к сведению сделанное Бенардосом заявление об усовершенствовании привилегированного на его имя изобретения, без выдачи на оное особой привилегии» [127].

В знаменитой привилегии на способ соединения и разъедине­ ния металлов с помощью электрического тока Николаем Никола­ евичем была предложена сварка не только угольным неплавящимся электродом. Однако первые годы после изобретения сварки Н. Н. Бенардос разрабатывал и внедрял способ сварки только угольным электродом, не придавая значения другим способам.

Авторство способа сварки металлическим электродом, точнее одного из его разновидностей, утвердилось за горным инженером Николаем Гавриловичем Славяновым.

В октябре 1888 г. на Мотовилихинском заводе в Перми Н. Г. Славянов демонстрировал свой способ сварки группе металлургов и электротехников из Петербурга. В 1890 г. он сделал заявку, а 13 августа 1891 г. получил русскую привилегию на изобретенный им метод электрической отливки металлов. Привилегия за № 8748 выдана на способ и аппараты для электрической отливки метал­ лов, в основу которого так же, как и в способе «электрогефест»г было положено великое открытие XIX ст.— электрическая ду­ га [55].

В 1891 г. Н. Г. Славянов запатентовал свое изобретение во Франции, Германии, Великобритании, Австро-Венгрии, Бельгии,: а в 1897 г.— в США.

По способу Н. Г. Славянова дуга горела от металлического плавящегося электрода (стержня), который подавался в зону «сварки. Обрабатываемый предмет соединялся с одним полюсом источника электрического тока, а металлический стержень,, вставленный в изобретенный Н. Г. Славяновым прибор-регуля­ тор, называемый плавильником,— с другим полюсом. Металли­ ческий электрод служил одновременно и присадочным материалом. Сварочная ванна защищалась слоем расплавленного металлур­ гического флюса, но электрод и часть дуги находились над поверх­ ностью флюса. Швы накладывались отдельными участками, а для того, чтобы шлак и расплавленный металл не растекались, зону оварки ограничивали барьером из формовочной земли.

С помощью разработанного Н. Г. Славяновым сварочного по­ луавтомата с комбинированной подачей электрода (вручную и о помощью электромагнита) поддерживалась постоянная длина дуги. Кроме того, им был разработан специальный сварочный генератор (1000 а, 100 в) вместо батареи аккумуляторов, приме­ няемой Н. Н. Бенардосом.

Н. Г. Славянов применял свой способ для исправления де­ фектов литья, ремонта деталей паровозов, паровых машин, зуб­

158

чатых колес, артиллерийских орудий. Только за три с полови­ ной года на Мотовилихинском заводе было выполнено более 1600 работ по сварке и наплавке ответственных изделий.

Изобретение Н. Г. Славянова «электрическая отливка метал­ лов» имела ряд сходных черт с изобретением Н. Н. Бенардоса «электрогефест», но при более тщательном анализе основных эле­ ментов технологии и применяемой при этом аппаратуры можно было установить ряд существенных отличий обоих изобретений, поэтому Н. Г. Славянову была выдана самостоятельная привиле­ гия на изобретение.

Вначале 90-х гг. между двумя изобретателями возник спор* можно ли считать электрическую отливку металлов самостоятель­ ным изобретением, отличным от электрогефеста. В статьях, по­ мещенных в технических журналах, прочитанных на заседаниях технических обществ докладах, Н. Г. Славянов приводил аргумен­ ты в подтверждение самостоятельности и оригинальности предло­ женного им метода электрической отливки металлов.

Вспоре между Н. Н. Бенардосом и Н. Г. Славяновым видные русские ученые-физики заняли диаметрально противоположные позиции. Так, П. К. Худяков, который для детального ознакомле­ ния с изобретением Н. Г. Славянова посетил в 1891 г. пермские пушечные заводы, считал электроотливку «не сваркой и не спай­ кой, а совершенным слитием», отказываясь от термина «сварка» для метода соединения, при котором металл соединяемых элемен­ тов и электрода доводился до жидкого состояния [68].

Воктябре 1891 г. Н. Н. Бенардос подал прошение о выдаче ему трехлетней (затем десятилетней) привилегии на изобретение* которое он назвал «тигельное электропаяние, электроотливка и электронаслоение металлов». Чертежи и описание способа были переданы в Горный департамент на рассмотрение Горного ученого комитета, который пришел к заключению, что собственно расплав­ ление металла в данном случае производится непосредственно»

электрическим током, т. е. путем, который уже заявлен Н. Г. Славяновым, «точно так же проковка спаиваемых предметов не составляет новости, и для выполнения ее уже предлагались, меж­ ду прочим, молотки, приводимые в действие также электричест­ вом». Новым в рассматриваемом изобретении Н. Н. Бенардоса ко­ митет посчитал только предлагаемые изобретателем тигли в том виде, в каком они описаны в прошении и изображены на черте­ жах [140]. Однако заключение эксперта Департамента торговли и мануфактур Д. А. Лачинова оказалось иным. Он отметил, что «описанный способ обработки металлов в достаточной степени отличается от способа Сименса и от всех других известных спосо­ бов электропаяния, чтобы быть признанным вполне самостоятель­ ным». В рапорте Департаменту торговли и мануфактур по делу о- привилегии, испрашиваемой Н. Н. Бенардосом на способ тигель­ ного электропаяния, электроплавки и электронаслоения металлов, Д. А. Лачинов отметил, что он никоим образом не может присое­

159>

диниться к отзыву Горного ученого комитета, так как находит способ Н. Н. Бенардоса вполне оригинальным и совершенно от­ личным от способа Славянова, который, как известно, применяет для электроотливки вольтову дугу, управляемую одним или дву­ мя дифференциальными регуляторами, между тем как Н. Н. Бенардос производит плавление металла без вольтовой дуги, поль­ зуясь уплотнением тока в узких каналах, наполненных металли­ ческими опилками, вследствие чего наплавление происходит только в надлежащих местах и металл не может быть «переж­ жен», как это нередко случается при использовании вольтовой дуги. Далее Д. А. Лачинов подчеркнул, что электроотливка Н .Г. Славянова «если и представляет аналогию, то с совершенно другим способом г. Бенардоса, известным под названием «электрогефест», при котором вольтова дуга образуется между углем и обрабатываемым металлом, но электрогефест г. Бенардоса приви­ легирован значительно раньше электроотливки г. Славянова, я потому привилегия, выданная этому последнему, не может огра­ ничивать прав г. Бенардоса по отношению к электрогефесту» 1140].

В дальнейшем суд, разбиравший разногласия между Н. Н. Бенардосом и Н. Г. Славяновым, признал обоих изобретателей равноправными, основываясь на экспертизе известного русского физика проф. О. Д. Хвольсона, который считал, что принципиаль­ ное решение вопроса о применении электрической дуги для сое­ динения металлов принадлежит В. В. Петрову, и если встает во­ прос об аннулировании привилегии Н. Г. Славянова, то с таким же основанием можно аннулировать и привилегию Н. Н. Бенардо­ са [36].

Конец 80-х — начало 90-х гг. XIX ст. явились для Н. Н. Бе­ нардоса наиболее плодотворными в его изобретательской деятель­ ности. Изобретения эти были главным образом в области электро­ техники. В августе 1887 г. им была подана заявка на привилегию

аккумуляторов, в марте 1889 г.— на способ гальванизации боль­

Всероссийской электрической выставке, организованной Рус­ ским техническим обществом, открывшейся в январе 1892 г. в Петербурге.

К моменту открытия выставки технология дуговой электро­ сварки по способу Н. Н. Бенардоса была уже достаточно разрабо­ тана. Впервые в мире была выдвинута идея и разработано устройство для сварки металлическим электродом на переменном

160