Изобретение электрической сварки

Для возбуждения вольтовой  дуги употребляются в большинстве  случаев прямые токи и в некоторых  случаях переменные. Источником электрического тока служат: динамо-машины, аккумуляторы и первичные батареи".

Кроме дуговой электросварки, на той же выставке Бенардос представил пять чертежей устройств для контактной электросварки. Разработанные им клещи для точечной контактной электросварки по своему виду не очень отличаются от современных точечных клещей, применяемых при сварке.

К 1889 г. различные дельцы, практически захватившие в свои руки выдающееся русское изобретение, лишили Бенардоса возможности продолжать работу над развитием созданной им дуговой электрической сварки.

Однако Бенардос не мог не изобретать! Он разработал способ покрытия железных судов медью; чертежи соответствующего прибора были также представлены им на IV Электрической выставке в 1892 г. в Петербурге.

Кроме того, в этот период он создал гребные винты, в том  числе поворотный, стальную броню  для судов, аккумуляторы с пластинами из губчатого свинца, электрическую  шлюпку, плуг, "электроудобритель", в котором впервые был применен электрический ток для обработки почвы, и многое другое.

Им также были составлены проекты и написаны брошюры: проект парохода, переходящего мели (1890 г.); проект снабжения города Петербурга дешевым электрическим током для освещения и движения (1892 г.).

В первой брошюре приводится описание парохода (построенного и  давно заброшенного) с особыми  колесами-катками, на которых пароход  мог бы, выходя из воды на берег, обходить неудобные для судоходства места  по особо проложенным рельсовым  путям. Таким образом, не требовалось  бы устройства шлюзов и т. п. (Идея избежать устройства шлюзов впоследствии воплотилась в виде подъемно-транспортных сооружений, при помощи которых суда поднимались и перевозились по рельсовым путям из одного бьефа реки в другой.)

Вторая брошюра содержала  проект гидроэлектрической станции  на Неве у Ивановских порогов и  линии электропередачи в Петербург. Бенардос предлагал "взять у Невы десяток-другой тысяч сил для добычи тут же электрического тока и переслать его в С. – Петербург".

Но любимым его детищем  была и всегда оставалась электрическая  сварка, к которой его мысль  возвращалась неоднократно. Так, в 1891 г. им был разработан "способ ваграночного электропаяния, электроотливки и электро-наслоения металлов".

Сущность этого способа  заключается в том, что для  нагрева используется тепло, выделяемое при прохождении электрического тока непосредственно через металл, предназначенный для отливки. Для  этой цели Бенардос создал конструкции вагранок, представляющие, по его описанию, с внутренней стороны воронку, в нижней части которой вставлялся цилиндр с коническим отверстием из огнеупорного вещества (шамот, магнезит и т. п.). Металл засыпался в вагранку в измельченном виде с прибавлением соответствующего флюса.

"В некоторых случаях, – писал Бенардос, – обрабатываемые части должны быть нагреваемы в горне сварочной печи или при помощи газового пламени". Кроме того, устраивались вагранки с приспособлением для совместного нагревания газовым пламенем. Для уплотнения налитого металла им применялась проковка или прокатка.

Такую вагранку Бенардос применял для изготовления изобретенных им труб из металлических лент, свариваемых по спирали. Вагранки небольших размеров употреблялись им как ручные паяльники при паянии швов легкоплавкими припоями.

Последним по времени изобретением в области электросварки Бенардо-са, запатентованным им в 1896 г., является "гидроэлектроплавка и накаливание металлов".

Сущность этого способа  заключается в том, что одним  из электродов является струя жидкого  водного раствора. Нагрев обрабатываемого  изделия, если струя направлена непосредственно  на изделие, производится теплом, выделяемым при прохождении тока через струю  и металл изделия в месте их контакта, или теплом от электрического разряда, если струя направлена параллельно  обрабатываемому изделию. В качестве раствора им употреблялась подкисленная вода, растворы солей, щелочей.

Кроме того, писал Бенардос, "жидкость может иметь нерастворимые примеси в порошкообразном состоянии, как, например, пульверизированные металл, а также углероды, уголь, графит и т. п.".

"У паяльников для  паяния шва припоем, – пишет в своей заявке Бенар-дос, – наконечники снабжаются отдельной трубкой, в которую засыпается припой или вставляются стержни того металла, которым должно произво-диться паяние, а также засыпаются и флюсы".

Подобные паяльники явились  прототипами современных устройств для металлизации.

На уже упоминавшейся IV Электрической выставке Русского технического общества Бенардос вдруг узнал, что у него появился конкурент и соперник – тоже изобретатель сваривания металлов – горный уральский инженер Николай Гаврилович Славянов. И что самое поразительное, у Славя-нова тоже, как и у Бенардоса, существует патент на изобретение "электрической отливки металлов".

 

Рисунок 2 - Сварочная установка Славянова.

Деталь (1) и металлический электрод (2) соединены с генератором тока (3). Устройство автоматической регулировки  зазора между концами электродов (4) поддерживает непрерывное горение  дуги.

Возмущению изобретателя не было предела. Он считал, что Славянов всего лишь усовершенствовал его  изобретение! Ко всему прочему стенды на выставке этих двух русских изобретателей  электросварки располагались как  раз друг против друга. И посетители выставки, естественно, путались – кто есть кто? Кто же подлинный и первый изобретатель соединения металлов вольтовой дугой?

За успешное применение дуги в изобретенной им электрической  сварке дворянин Николай Николаевич Бенардос 11 мая 1892 г. был удостоен высшей награды Русского технического общества – золотой медали: "За удачное применение вольтовой дуги к спаиванию металлов и направлению одного металла на другой".

Этот день, казалось, бесспорно был днем триумфа изобретателя, но… точно такую же золотую медаль получил тогда и горный инженер Николай Славянов – "за удачное применение вольтовой дуги к производству металлических отливок и к последующей их обработке с целью изменения химического состава металла и улучшения его механических свойств".

Получение высоких наград изобретателями закончилось их длительной ссорой.

Особенно Бенардосу было обидно то, что его, человека, которого уже знает весь мир, постоянно обкрадывают. То ловкие финансовые проходимцы, то свои же соотечественники – братья изобретатели. А чего ему стоил этот "электрогефест"! (Патент на новый способ соединения металлов был получен в 1886 г., когда Бенардос уже окончательно разорился).

Ссора между двумя изобретателями разгоралась. Иного выхода не было, как подать в суд.

Была назначена техническая  экспертиза. Экспертами были крупнейшие ученые России: Н.С. Курнаков и видный химик, вошедший в историю как основоположник физико-химического анализа, О.Д. Хвольсон, ставший в 1895 г. членом-корреспондентом Академии наук.

Эксперты, а вслед за ними и суд установили полную самостоятельность "электрогефеста" и "электрической отливки".

И Славянов вполне обоснованно  настаивал на принципиальной новизне  своего изобретения по сравнению  с "электрогефестом".

Славянов на практике применял для обработки металлов вольтовой  дугой металлический плавкий  стержень как электрод. Бенардос же только в тексте своей привилегии обозначил возможность пользоваться любыми токопроводящими материалами, в том числе и металлами, в качестве электродов! Большую же часть работ до сих пор Бенардос проводил при помощи угольных электродов. К тому же Бенардос впервые указал на возможность использования плавящихся металлических электродов при способе сварки в описании к экспонатам IV Электрической выставки, а это было уже через год после получения Славяновым привилегии на изобретение литейного процесса "электрической отливки".

Однако в привилегии, выданной Славянову, было четко оговорено: ее действие не должно препятствовать применению способа Бенардоса.

В своем заключительном слове  эксперт Орест Данилович Хвольсон сказал: "Коль уж встал вопрос об аннулировании привилегии Славянова, то с тем же основанием можно аннулировать и привилегию Бенардоса. Что спорить о приоритетах, если первым говорил о возможности использовать тепло вольтовой дуги Василий Владимирович Петров…"

Несмотря на "соломоново решение" судей утвердить в  авторстве обоих изобретателей  каждый из них до конца жизни остался  при своем мнении.

Бенардос уже истратил на свои разработки и пошлину за многочисленные патенты практически все состояние. Однако его страсть к изобретательству по-прежнему была такой же неудержимой, как у иных страсть к картам, женщинам или вину.

Каждое новое изобретение  необходимо было разрабатывать, затем  патентовать и многие годы платить  пошлину. А изобретений и патентов у него было великое множество. На это и ушли все деньги.

Николай Николаевич Бенардос с одинаковым азартом работал как над грандиозными проектами, так и над смехотворными мелочами.

Он изобретал и консервную банку, и трехколесный велосипед, и  винтовую пробку, и цифровые замки  для сейфов, и переносные складные балкончики для мытья окон… Он придумал электроудобритель и разработал способ удобрения полей своим "электрокультом" и другими электрокультиваторами.

Изобрел электрическую пушку, которая на больших кораблях и  в крепостях могла употребляться  при береговой защите. Всего просто невозможно перечесть.

Еще в 1890 г. Бенардос опубликовал свой "Проект способа починки, перевозки и подъема Царь-колокола". Он предложил отвалившийся от колокола исполинский кусок приварить с помощью "электрогефеста", затем погрузить колокол на специальную платформу и доставить на Воробьевы горы. Гидравлическими домкратами Царь-колокол предполагалось поднять на Царь-колокольню, проект которой он тоже разработал…

Горько, но почти ничего из сотен его проектов, за исключением "электрогефеста" и еще нескольких изобретений, не нашло практического применения. Возможно, потому, что такие идеи, как гидростанция на Неве недале-12 ко от Петербурга или подвижная платформа для переправы пешеходов через улицу всем казались слишком фантастическими.

Среди изобретений Бенардоса можно найти и быстроходный пароход с воздушным шаром, и тормоз для железных дорог, водяные лыжи с механическим двигателем и жатвенную машину, металлические шпалы и стиралку-выжималку. И большая часть из этих изобретений забыта.

В 1897 г. скончался давний оппонент и конкурент на изобретательский приоритет Бенардоса – Н.Г. Славянов. Вряд ли Бенардос воспринял эту весть с радостью. Уж очень они – два изобретателя – были похожи друг на друга в одном: Славянов умер, не оставив семье ни копейки, и Бенардос шел к тому же, что, впрочем, отлично понимал.

В 1898 г. Бенардос переезжает в город Фастов Киевской губернии: жить в Петербурге ему было уже совершенно не по карману.

И все-таки на последние деньги в 1899 г. он патентует особый способ приготовления губчатого свинца для аккумуляторных пластин, а в 1900 г. получает привилегию на способ изготовления борон методом штамповки из листа.

В 1899 г. Электротехнический институт в Петербурге присвоил ему звание почетного инженера-электрика, поставив его изобретение в один ряд с таким выдающимся изобретением, как радио А.С. Попова.

Несмотря на всеобщее признание, он по-прежнему оставался бедным.

После долгих колебаний Бенардос решается просить совет Русского технического общества о назначении ему пожизненной пенсии. (Разве мог он об этом подумать десять лет назад, когда получал золотую медаль Технического Общества!)

Через три года, 21 сентября 1905 г., Бенардос скончался.

На его смерть не отозвался  ни один журнал, Россия тогда переживала первую русскую революцию.

Но созданная Бенардосом электросварка, пожалуй, является лучшим памятником ее изобретателю.

Развитие электрической  дуговой сварки

Дальнейшее развитие электрической  дуговой сварки несколько замедлилось  в связи с конкуренцией газовой  сварки кислородно-ацетиленовым пламенем. В начале XX в. этот способ обеспечивал более высокое качество сварных швов, чем дуговая сварка голым электродом.

Положение изменилось, когда  в 1907 г. шведский инженер О. Кьельберг применил металлические электроды с нанесенным на их поверхность покрытием. Это покрытие предохраняло металл шва от вредного воздействия воздуха (окисления и азотирования) и стабилизировало горение дуги. Применение покрытых электродов обеспечило резкое повышение качества сварных соединений.

Ручная электродуговая сварка плавящимся электродом начала широко применяться на заводах США, Англии, Австро-Венгрии и других стран.

В конце первой четверти XX в. ручная дуговая сварка плавящимся электродом стала основным способом сварки в нашей стране и во всем мире.

Все время развиваясь и совершенствуясь, ручная дуговая сварка не утратила своего ведущего положения и в настоящее время.

Освоена сварка специальных  сталей, цветных и легких металлов и других материалов, и для этих условий достигнута равнопрочность сварного соединения с основным металлом.

Наряду с внедрением и  совершенствованием ручной дуговой  сварки во всех странах проведены  работы по изысканию новых способов защиты зоны дуги от окружающего воздуха  и по механизации основных сварочных  операций. Уже в начале 20-x годов в различных странах были созданы специальные механизмы – автоматы для сварки и наплавки плавящимся электродом с наносимыми на их поверхность или вводимыми внутрь стержня специальными веществами или же с окружающей дугу газовой защитой.