Александр Шарц - Николай Гаврилович Славянов

В 1871 году на речке Данилихе в Перми стал работать первый в России завод по производству фосфора. Владельцем предприятия был Евграф Кузьмич Тупицын, бывший крепостной крестьянин Владимирской губернии.

Завод Тупицына первое время вырабатывал только желтый фосфор, транспортировка которого была очень трудным и опасным делом. Фосфор заделывали в бочки с водой, но во время транспортировки бывали случаи, когда бочки давали течь и от трения сухой фосфор загорался и даже давал взрывы.

Тупицын, бывая за границей, узнал об электрической сварке металлов по способу Церенера и решил на своем заводе, имевшем небольшую электростанцию, применить для запайки банок с фосфором электрическую пайку.

На специальном керамическом столе Тупицын укладывал металлическую плиту и соединял ее с отрицательным полюсом динамо-машины. Положительный полюс динамо-машины соединялся с металлическим электродом, для которого Тупицын устроил специальную полуавтоматическую ручку — держатель. На плиту ставилась металлическая банка с фосфором, заполненная водой, имевшая небольшое отверстие. Для пайки брался специальный состав, включавший равные части олова и свинца. При соприкосновении металлического электрода с банкой сплав быстро таял и покрывал края банки не ровным, но прочным слоем. После завершения пайки ток выключался и банка ставилась на бумагу для определения течи. Если течи не обнаруживалось, банки укупоривали в деревянные ящики и отправляли потребителям.

Этот способ электрической пайки Тупицын не запатентовал. Он скоро умер, а его сыновья занялись производством красного фосфора для безопасных спичек, транспортировка которого не представляла затруднений. Изобретение Е. К. Тупицына было забыто.

Первым в мире электротехником, который вполне успешно применил электрическую дугу для сваривания и разъединения металлов, был Николай Николаевич Бенардос, один из крупнейших изобретателей прошлого века.

Родился он в 1842 году в деревне Бенардосовке Херсонской губернии в поместье своего отца. Первоначальное образование получил дома, учился на медицинском факультете Киевского университета, откуда вскоре перешел в Петровскую земледельческую и лесную академию в Москве. В 1867 году побывал на Всемирной выставке в Париже. Вернувшись с выставки, не окончив академии, уехал в город Лух Костромской губернии и занялся изобретательской деятельностью.

В 1876 году Бенардос снова ездил за границу, где встретился с П. Н. Яблочковым — выдающимся русским изобретателем в области электротехники. Находясь в 1882 году в Барселоне, сделал большую аккумуляторную батарею. Возвратившись в Россию, стал усиленно заниматься вопросами применения электрической дуги для соединения металлов. Некоторое время работал на заводе П. Н. Яблочкова в Петербурге, где сконструировал специальный подсвечник для свечи Яблочкова.

Работу по сварке металлов Бенардос начал с усовершенствования аккумуляторов. Существующие аккумуляторы Планте и Фора не могли быть использованы для электрического паяния (так Бенардос называл электрическую сварку), так как при сильном токе они выходили из строя. Бенардос сконструировал новый тип аккумулятора, который был принят повсюду, где применялась электрическая сварка.

В 1886 году Бенардос получил патент в России «на способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока». Свое изобретение Бенардос назвал «Электрогефест» (в греческой мифологии Гефест — бог-кузнец, бог огня).

Бенардос вставлял угольный электрод в специальную рукоятку и соединял его с отрицательным зажимом батареи аккумуляторов. Положительный полюс батареи соединялся с подвергавшимся сварке металлическим предметом. Кроме ручных «паяльников», Бенардос сконструировал автоматический паяльник и специальные станки.

Способ сварки металлов, изобретенный Н. Н. Бенардосом, получил самое широкое распространение. Особенно успешно его применяли в железнодорожных мастерских. «Электрогефест» вытеснил способы Томсона и Церенера. Н. Н. Бенардос получил привилегии в России, Франции, Германии, Италии, Соединенных Штатах Америки и других странах.

По способу Бенардоса производились разнообразные работы: заливка пустот и трещин, например раковин в чугунных и медных отливках, сплавление друг с другом двух частей одной детали или двух деталей, наплавление отломанных частей, исправление изношенных поверхностей, электропаяние резервуаров и всякого рода сосудов из тонкого листового металла и больше всего — сварка металлических листов.

Но способ сварки, изобретенный Н. Н. Бенардосом, имел недостатки. Для сварки Бенардос применял угольный электрод, источником тока была огромная аккумуляторная батарея. Изобретатель только частично использовал открытие электрической дуги Петрова. Правда, в 1889 году Бенардос применил для сварки металлический стержень, помещая его между четырьмя стоящими угольными электродами. Но из-за высокой температуры электрической дуги между углями металлический шов получался науглероженным, твердым и хрупким.

Более совершенный способ электрической сварки-пайки металлов металлическим электродом был изобретен Николаем Гавриловичем Славяновым.

Первые удачные опыты по электрической сварке металлов были получены на Мотовилихинском заводе в октябре 1888 года. Электрическое уплотнение металлических отливок стало успешно применяться в 1889 году. Но привилегии на оба свои изобретения Славянов получил лишь в 1891 году.

История разработки Славяновым способа электрического уплотнения металлических отливок такова.

Мотовилихинский завод расходовал большое количество стальных литых болванок весом от нескольких пудов до семисот пудов и более. При отливке таких болванок в них нередко появлялись усадочные раковины и пустоты, чаще всего в верхней трети слитка, где металл дольше оставался жидким. Иногда в болванках образовывались песочины или шлаковины. Они появлялись в том случае, если металл во время отливки имел недостаточно высокую температуру и становился настолько густым, что шлак и землистые включения не всплывали и оставались внутри.

Для предупреждения усадочных раковин применяли «литники», или «прибыли». Над формой, в которой отливались болванки, устанавливали дополнительные питатели цилиндрической, призматической или конической формы. Другой способ предупреждения раковин заключался в добавке к отливаемому металлу так называемых металлургических реагентов: марганца, кремния, алюминия и т. д. Но эти способы предупреждения раковин (хотя они иногда применяются и в наше время) не вполне достигали цели. При отливке небольших деталей литник по весу бывал в два-три раза больше самой отливаемой детали. Добавка металлургических реагентов хотя и значительно меньше, но все-таки давала усадочные раковины в верхней части слитка.