Сергей Истомин - Самые знаменитые изобретатели России

Способ Николая Бенардоса в России впервые был использован на Орловско-Витебской железной дороге в 1887—1888 гг. в Рославльских мастерских для исправления паровозных и вагонных колёс, рам, решёток и т. д. Об этом первом в мире применении электрической дуговой сварки докладывал на пятнадцатом съезде инженеров службы подвижного состава и тяги в Петербурге инженер Ф. И. Герц:

«Исправления по этому способу производятся настолько быстро, что наш колёсный парк теперь почти освобождён от повреждённых паровозных колёс... В настоящее время исправление колёс при помощи электрогефеста настолько у нас установилось, что уже ни одно колесо не исправляется иным способом... Кроме исправления колёс, специальностью электрогефеста сделалась сварка паровозных рам».

В течение пяти лет способ Бенардоса распространился по всей России: кроме Рославльских мастерских, он применялся в железнодорожных мастерских Воронежа, Ростова-на-Дону и др., на заводах Коломенском в Голутвине, Гужона в Москве, Невском машиностроительном заводе, заводе Лесснера в Петербурге и др. За границей — в Англии, во Франции, в Германии, в Австрии и ряде других стран, где способом Бенардоса пользовались не только для производства самого разнообразного ремонта, но и для изготовления новых изделий.

Бенардос изобрёл не только способ сварки угольной дугой, но, по существу, все основные способы дуговой электрической сварки, применяющиеся ныне.

В его чертежах было реализовано много остроумных приспособлений и устройств, в том числе несколько систем автоматов для сварки угольным электродом, автоматы с металлическим электродом, а также угольные и металлические электроды самых разнообразных форм и сочетаний.

Угольные электроды, разработанные Бенардосом, были как сплошные, так и полые, с помещенным внутри металлическим стержнем или шихтой, состоящей из металла в измельчённом виде с прибавкой флюсов в виде кварца, буры, нашатыря и др. (Впервые предложенные им трубчатые электроды получили дальнейшее развитие в работах Института электросварки им. Е. О. Патона в Киеве и нашли широкое применение в промышленности и строительстве.) В некоторых случаях Бенардос употреблял угольные электроды в виде конуса, круга и др.

Он стремился механизировать процесс сварки; весьма интересным видом малой механизации сварки металлическим электродом является использование электродов в виде ряда стержней, изогнутых по дугам кругов разного диаметра и соединённых между собой тонкой перепонкой, до которой при движении сектора электроды расплавляются.

Для закрепления электродов и поддержания дуги Бенардос придумал и разработал различные устройства, названные им электропаяльниками. Его простейший тип электрододержателя для угольного электрода сохранил свой вид до наших дней. Не потеряло значения также и весьма остроумное приспособление, разработанное Бенардосом для формирования шва при вертикальной сварке, осуществляемой снизу вверх. (Это изобретение Бенардоса тоже получило дальнейшую разработку в Институте электросварки им. Е. О. Патона, где был в конце 1940-х гг. создан высокопроизводительный способ автоматической сварки вертикальных швов с принудительным формированием шва.)

Николай Бенардос также впервые применил электромагнит для закрепления сварных изделий в желаемом положении (электромагниты для указанных целей широко используются в современной сварочной технике) и разработал магнитное управление дугой.

Чтобы предотвратить во время сварки отбрасывание дуги в сторону и сделать её устойчивой, Бенардос создал магнитное поле вокруг дуги, использовав в качестве электромагнита несколько витков проводника, по которому подаётся ток к электроду. Этот метод магнитного управления сварочной дугой впоследствии был использован американцами.

Стремясь увеличить площадь нагрева и создать защитную среду в зоне сварки, Бенардос применил сварку в струе газа.

«Работа дугой совместно с газами, — писал он, — служит для увеличения поля нагрева и раскаления поверхностей обрабатываемых металлов».

Но этот метод Бенардоса нашёл применение лишь спустя почти полвека и был необоснованно назван американцами «способом Александера». В настоящее время сварка в струе различных газов — аргона, азота — применяется во многих отраслях техники.

Стремясь автоматизировать процесс, Бенардос впервые разработал несколько систем автоматических устройств для сварки как металлическим, так и угольным электродами. Эти устройства

явились прототипами современных сварочных автоматов. Одно из них было приспособлено для сварки продольных швов металлическим электродом.

В этой конструкции металлический электрод неподвижен, и по мере его плавления подвигается поддерживающая конец электрода тележка с прикреплённым к ней автоматическим регулятором тока и длины дуги.

Особое устройство предназначалось для сварки продольных швов листов, труб и цилиндров большого диаметра. На этом станке швы свариваются угольной дугой, которая регулируется автоматически. Обрабатываемое изделие неподвижно, а устройство, в котором закреплён электрод, движется вдоль шва вперёд и назад, а затем идут прокатные валки для прокатки шва.

Приёмы, которыми пользовался Бенардос при работе металлическим электродом, и устройства, разработанные им для этой цели, свидетельствуют о том, что идеи, заложенные изобретателем электрической дуговой сварки, сохранили своё значение до наших дней

На IV Электрической выставке в 1892 г., устроенной Русским техническим обществом в Петербурге, Николай Бенардос демонстрировал целый ряд изделий и принадлежностей для электрической сварки.

В представленном на выставке описании «электрогефеста» Бенардос сообщает, что работы по его методу могут производиться вручную и машинами или станками со встроенным регулятором, автоматически поддерживающим длину дуги.

«В некоторых случаях, — писал он, — дуга направляется в желаемую сторону посредством электромагнита или струи газов, служащих вместе с тем для увеличения поля нагрева вольтовой дуги и раскаления поверхностей обрабатываемых металлов. Вольтова друга возбуждается различным образом: 1) между обрабатываемым металлом и углем; 2) между двумя металлами и 3) между двумя углями.

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.