Русские электротехники - Михаил Шателен

Электрическая сварка посредством вольтовой дуги согласно предложениям Бенардоса могла осуществляться различными способами, в зависимости от формы, размеров, толщины, положения и т. п. свариваемых предметов. Например, если свариваются железные листы, то по предложению Бенардоса их помещают одним из способов, указанных на фиг. 39, и соединяют с положительным зажимом генератора. Угольный стержень соединяют с отрицательным зажимом и, образовав между углем и листами вольтову дугу и проводя дугой вдоль места стыка, сваривают листы. Утолщение, образующееся вдоль сварного шва, затем подвергается проковке.

В качестве источника электрического тока Бенардос предложил применять батарею специально сконструированных им для этой цели аккумуляторов. Аккумуляторы батареи разделялись на группы, которые можно было включать последовательно или параллельно в зависимости от силы тока, требовавшегося для сварки. Так как при сварке дуга не сохраняет постоянной длины, то сила питающего ее тока меняется резкими скачками, что отзывается на работе аккумуляторов. Свой тип аккумуляторов Бенардос и разработал с учетом этого обстоятельства так, чтобы при возможно малом весе и малых размерах они позволяли бы получать от аккумуляторов ток нужной для сварки силы. Пластины в аккумуляторах Бенардоса состоят из свинцовой рамы (фиг. 40), к которой электрическим способом несколько наклонно приварены свинцовые полосы по очереди прямые и волнистые. Пластины помещаются, как в обычных аккумуляторах, в стеклянные сосуды с раствором серной кислоты.

Благодаря своеобразному устройству пластин электролит касается большой поверхности свинца и свободно циркулирует между пластинами. Кроме того, части пластин могут свободно расширяться и сокращаться при заряде— разряде. Все эти обстоятельства делают пластины очень выносливыми по отношению к сильным разрядным токам. Батареи аккумуляторов включались параллельно с заряжающей их машиной в сварочную цепь и, таким образом, принимали на себя толчки, вызываемые резкими изменениями силы тока. На фиг. 41 приведена схема соединений, данная Н. Н. Бенардосом при описании его изобретения.

В своем первоначальном виде способ Бенардоса применялся только для сварки и допускал применение только угольного электрода. В дальнейшем Бенардос предложил применять его и для приливки небольших количеств металла при ремонте частей машин и т. п. В этих случаях металл добавлялся им посредством введения в место плавки маленьких кусочков металла или даже замены угольного электрода металлическим. Однако, эти изменения в способе Бенардоса применения не получили, так как все подобные операции оказалось более удобным производить по способу, предложенному в дальнейшем Славяновым. Распространение получил лишь способ Бенардоса с угольным электродом, оказавшийся исключительно удобным, например, для изготовления металлических бочек, для сварки труб, приварки фланцев, сварки частей металлических конструкций и т. п.

Однако, несмотря на свои достоинства, «электрогефест» получил широкое распространение не сразу. Причиной этого были, прежде всего, некоторые практические недостатки в приемах сварки, которые устранялись только постепенно на основании данных практики. Но главной причиной было недоверие к новому, необычному способу сварки. Потребовалось много времени для того, чтобы это недоверие было поколеблено. Все же «электрогефест» получил ряд применений в самый первый период после своего появления. Эти применения были осуществлены как в России, так и за границей.

В России, прежде всего, электрическую сварку стали применять наши железные дороги для ремонта паровозов и их частей. Крупные установки были на Орловско-Витебской ж. д. (в Рославле), на Владикавказской ж. д. (в Ростове на Дону), на Козлово-Воронежско-Ростовской ж. д. (в Воронеже). Особенно широко применялся «электрогефест» в Рославльских мастерских Орловско-Витебской ж. д., где инженер Ф. И. Герц применял его для ремонта паровозов (рам, цилиндров и пр.) и для ремонта стрелок, крестовин, перьев, наваривал на них железо и сталь. «Электрогефест» стали применять и некоторые заводы. Заводами-пионерами были Коломенский машиностроительный завод (в Голутвине) и завод Лильпоп, Рау и Левенштейн в Варшаве. Применялась электросварка для довольно ответственных работ, как, например, для ремонта корпусов паровых машин (фиг. 42) или для ремонта паровозных рам (фиг. 43) и т. п. Однако, применялась сварка полулегально, так как разрешения на ее применение от соответствующих административно-технических органов не было получено.

Смелее применяли «электрогефест» заграничные заводы: английские, германские, австрийские и французские. Английский завод «Lloyd and Lloyd» в Бирмингаме произвел даже ряд научно-технических исследований над применением способа Бенардоса. Представитель этого завода специально для ознакомления со способом Бенардоса посетил Россию и затем установил на Бирмингамском заводе 12 сварных станков, для питания которых были применены 4 динамомашины 150 в на 500 а и, кроме того, большая батарея аккумуляторов. На заводе особой исследовательской группой был выполнен ряд исследований над качеством сварки, над изменением в составе свариваемого металла в месте сварки, над изменением его механических свойств и т. д. Результаты были получены вполне удовлетворительные, и завод стал широко применять «электрогефест» для самых разнообразных целей.

В Германии также очень заинтересовались изобретением Бенардоса и для изучения «электрогефеста» в Россию специально приезжал известный германский профессор доктор Рихард Рюльман.

Изобретением Н. Н. Бенардоса заинтересовались представители западноевропейского капитала и привилегии его были куплены французскими и немецкими банками.

В способ Бенардоса в дальнейшем были введены некоторые, а иногда и весьма существенные изменения, но суть способа осталась прежняя.

Большое влияние на распространение способа электрической сварки оказали усовершенствования в сварочных динамомашинах, позволившие отказаться от применения дорого стоящих и неудобных в эксплоатации батарей аккумуляторов, а также доказанная пригодность для электрической сварки переменного тока, сделавшая возможным использование для сварочных аппаратов тока от общей заводской установки, а также применения трансформаторов для получения нужных напряжений и токов.

В дальнейшем, после появления способа электрической сварки, предложенного Славяновым, область применения этого рода сварки еще более расширилась и в настоящее время она применяется для всевозможных целей. Для ускорения и улучшения сварки придуманы ряд специальных станков, ряд приспособлений для автоматической сварки и т. п., но в основе всех этих усовершенствований все же лежит идея Н. Н. Бенардоса.

Как оценивался этот способ в техническом мире качала 80-х годов, можно заключить, например, хотя бы из слов профессора доктора Рюльмана в его статье об электрической сварке, помещенной в руководящем немецком техническом журнале Союза германских инженеров:

«Мне удалось подробно познакомиться у изобретателя г. Бенардоса в С.-Петербурге со способом электрической сварки, и знакомство это не могло не поселить во мне твердого убеждения в том, что названный способ обработки металлов призван и способен сделаться новым средством в техническом мире и повлияет вполне преобразовательно на целые отрасли настоящего металлического производства… Самое важное и сильнее всего бросающееся в глаза преимущество нового способа заключается в том, что наиболее тугоплавкие металлы, как-то: прокатное железо, платина и т. п., посредством того же металла и без помощи других материалов, служащих припоем, и без предварительной обработки могут быть легко соединяемы в однородное целое».

В описаниях результатов применения электрической сварки Бенардоса на заводах, особенно английских, указывалось также на то достоинство электрической сварки, что она не требует такой высокой квалификации сварщика, как обычная кузнечная сварка, и подготовка хорошего электросварщика может быть выполнена в гораздо более короткий срок, чем подготовка хорошего сварщика-кузнеца.

Точно так же указывалось на значительное увеличение скорости производства сварочных работ при применении способа Бенардоса.

Несмотря, однако, на все достоинства «электрогефеста», применение его распространялось относительно медленно, хотя Бенардос вносил в свое первоначальное изобретение много усовершенствований, как, например, прогрев металла вокруг свариваемого места, для чего он сконструировал комбинированный газово-электрический «паяльник» и т. п. В числе усовершенствований Бенардоса был также метод электрической сварки или спайки, в котором дуга получалась уже не между свариваемым изделием и угольным электродом, а между двумя наклонно помещенными угольными электродами, между которыми помещался стержень из металла, подлежавшего расплавлению. Посредством этого расплавленного металла и производилась спайка. К этому методу впоследствии обратился германский инж. Цейнер, и этот прием остался в технике, как изобретение Цейнера, и получил отсюда свое название, хотя действительным изобретателем был Н. Н. Бенардос.