Біля витоків дугового зварювання

Установки для автоматичного зварювання поздовжніх швів обичайок - в наявності на складі!
Висока продуктивність, зручність, простота в управлінні і надійність в експлуатації.

Зварювальні екрани і захисні шторки - в наявності на складі!
Захист від випромінювання при зварюванні і різанні. Великий вибір.
Доставка по всій Росії!

«Електрогефест»

В кінці XVIII - початку XIX ст. в історії цивілізації відбувся перехід від мануфактурного виробництва до машинного. Спочатку в Великобританії, потім у Франції, Північно-Американських Сполучених Штатах, Росії. Німеччини, Італії, Іспанії, скандинавських країнах і Японії швидкими темпами стали поширюватися текстильні, парові, електричні та інші машини. У цей період в світі дозрівав промисловий переворот, що супроводжувалося розширенням досліджень в галузі природничих і прикладних наук, розробкою технологій виробництва і ремонту паровозів, парових котлів і машин, вузлів будівельних конструкцій. Традиційні секрети мистецтва ремісників вже не могли ефективно служити все ускладнюється техніці. Нові розробки починають спиратися на сучасні досягнення науки, відкриття у фізиці, хімії і металознавстві.

У 1802 р в С.-Петербурзі В.В.Петров відкрив явище електричного дугового розряду. У книзі «Звістка про гальванівольтовскіх дослідах. »Він описав результати експериментів" про дугового плавці і випаровуванню металів [56]. Однак зазначена книга і інші повідомлення Петрова публікувалися нема на прийнятому в той час мовою науки - латинською, а російською мовою. Тому вони не дійшли до світової наукової громадськості. Чи не привернула особливої ​​уваги і доповідь, зроблений в 1808 р Г. Деві, який також виявив електричну дугу [57]. Практичне застосування електрична дуга знайшла тільки через чотири десятиліття у вигляді дугових ламп [58]. До того як її стали використовувати для з'єднання металів, треба було ще стільки ж часу. За цей період були відкриті закони електрики, зроблені спроби нагрівати і плавити дугою метал, створені відповідні обладнання та прилади. Серед знаменних історичних подій цього періоду слід відзначити розробку генераторів постійного струму - особлива роль тут належить Пачінотті (1860 р) і 3.Т. Грамі (1870 г.), створення акумуляторів Б. П. Тверитинова, Н, Н, Бенардосом і П. Н. Яблочкова, розробку дугових ламп з електромагнітним регулятором В. Н. Чиколева (1874 г.) і ламп без регуляторів П. Н . Яблочкова (1876 г.) [58].

Перші схеми процесів взаємодії дуги і металу мали значну схожість зі схемами, за якими будувалися дугові лампи. У 1815 р А. Чілдрен розплавив електричної дугового побічної дії іридій, церій і ряд інших металів. У 1844 р Д. Напьєр використовував дугу прямої дії для плавлення металу в тиглі з електропровідним днищем, до якого був підключений негативний полюс. У 1845 р Депретц сплавив оксиди кремнію з металевими порошками, в 1846-1848 рр. У. Е. Стейт розробив ряд технологій нанесення на вугільні електроди металів шляхом випаровування за допомогою дуги і іскри.

Одночасно з розробкою схем і способів застосування дуги досліджували і її властивості. Так, У 1847 р Матеуччі (вдруге, після Петрова) довів застосовність законів електричних ланцюгів до дугового розряду. Потім Вертіло досліджував дугу, палаючу між двома вугільними електродами в закритій посудині. Патент на першу електричну піч з дугою непрямої дії в 1853 р, отримав Пишон (Франція). Однак ця піч і десятки інших не знаходила практичного застосування до тих пір, поки не з'явилися сільноточние генератори.

Електропіч братів Коулесс (США) для отримання алюмінію була першою в історії техніки, що знайшла великомасштабне впровадження.

У просторі печі встановлювалися по два вугільних електрода, підключених до полюсів динамо-машини.

Основні зусилля винахідників в I860- 1880 р. спрямовані на застосування дуги з метою плавлення мінеральної сировини н отримання металів. Так, Ч. Брадлей (США) запропонував спосіб «плавки в гарнісажу», при якому дуга між двома електродами горіла в просторі, обмеженому з усіх боків шихтою.

Освітлення дуговими лампами Н. Н. Бенардос налагодив у своєму маєтку в Костромській губернії ще в 1878 р, Тут він займався виготовленням зразків нових пароплавних коліс, плугів, жниварок і ряду інших металомістких пристроїв. Дугу він використовував і для розігріву деталей перед тим, як з'єднувати їх ковальським зварюванням. Спочатку це була дуга побічної дії, що горить від звичайної дугової лампи. Бенардос зауважив, що іноді при тривалому нагріванні кромки металу плавляться, рідкий метал обох крайок зливається в загальну ванну і, застигаючи, утворює монолітне з'єднання навіть без подальшої проковки. Для того щоб зробити ванну ширшим і довшим і отримати шов, винахідник замість одного з електродів підключив до генератора сам виріб. Це і була принципова схема способу зварювання дугою прямої дії. У наступні роки винахідник продовжував застосовувати проковку вже виконаного зварного з'єднання для поліпшення його якості. З ковальського зварювання Н. Н. Бенардос запозичив ще один прийом - посипання зварювальних кромок металу піском і мармуровою крихтою.

З часу відкриття дугового розряду неодноразово висувалися ідеї і робилися спроби використовувати дугу для міцного з'єднання металів, проте тільки Н. Н. Бенардосу вдалося розробити спосіб, який мав практичне значення. Для цього довелося працювати над вирішенням кількох завдань: енергетичної, що полягає в створенні абсолютно нового типу акумулятора, придатного в якості безпосереднього джерела струму живлення електроенергією зварювальних апаратів; технологічної, яка полягала в розробці методу використання теплоти електричної дуги для з'єднання і роз'єднання металів. Однак генератори були слабкострумовими, не могли давати великий струм і витримувати короткі замикання при порушенні дуги.

У той час уже існувало кілька типів акумуляторів. Поєднуючи їх послідовно-паралельно групами в батареї, можна було отримати необхідні значення струму і напруги на дузі. Але відомі тоді конструкції акумуляторів не витримували ударних навантажень режиму зварювання. У зв'язку з цим Бенардос винаходить спеціальний акумулятор. По суті, він став першим в світі спеціальним джерелом живлення зварювальної дуги, призначеним для заряджання і розрядження сильними струмами. Бенардос запропонував виготовляти пластини акумуляторів з гофрованих похилих смужок пористого свинцю. Як зазначав винахідник, «найголовніші переваги акумуляторів пропонованої системи полягають в наступному: зібраний з вищеописаних пластин акумулятор, який представляє досить велику поверхню, не жолобиться при роботі сильними струмами; циркуляція рідини відбувається вільно завдяки отворам, утвореним гофрами, а тому щільність рідини у всіх точках судини залишається завжди однаковою; гофри смужок мають, як видно з креслень, похиле напрям,

що істотно полегшує виділення бульбашок газу на поверхню рідини; при машинному виготовленні смужки виходять з вельми правильними і абсолютно однаковими гофрами »[60]. Слід зауважити, що Н. Н. Бенардос і далі продовжував займатися акумуляторами. Так, в 1899 році він отримав патент на винахід «Спосіб виготовлення губчастого свинцю для пластин акумуляторів н спосіб ізолювання цих пластин один від одного». Н. Н. Бенардос розробив схему зварювального поста, що складається з потужного комбінованого джерела живлення, комутаторів струму, реостатів, вимірювальних приладів і забезпеченого електродотримачами і зварювальними столами. У складі зварювального поста Бенардос використовував батареї своїх акумуляторів, що живляться слабкострумових генератором при безперервній роботі. Таким чином йому вдавалося отримати силу струму до 500 А від 500 елементів (акумуляторів), розташувавши їх в 10 групах і поєднуючи в кожній по 50 елементів послідовно, а самі групи - паралельно.

Створений комбінований джерело живлення забезпечував роботу трьох зварювальних постів. Проблема обладнання для ручного дугового зварювання була вирішена Бепардосом до початку 1880-х рр. Проте, і в наступні роки винахідник продовжував удосконалювати апаратуру, пальники і пристосування. Велику увагу він приділяв механізації процесу зварювання. Багато пристроїв, запропоновані Бенардосом, могли б бути захищені окремими патентами. Розробляючи зварювальну апаратуру, Микола Миколайович вирішив ряд цікавих технологічних завдань, пов'язаних з використанням теплоти електричного розряду для з'єднання і роз'єднання металів. По суті, це був комплекс винахід, кожне з яких згодом розвивалося по самостійним напрямкам. Про головне з них говорив професор Хемніцкого університету (Німеччина) Р. Рюльман: «У чому полягає відмінність рішення Бенардоса від досліджень його попередників і чому вдалося досягти успіхів тільки тоді, коли дослідники пішли по шляху, їм вказаною? Новим є та обставина, що при методі Бенардоса оброблюваний метал сам є електродом, і між виробом і вугіллям виникає дуга служить безпосередньо для проведення процесу. Надзвичайно важливим є те обставина, що виріб утворює негативний полюс, а вугілля позитивний. Сильні відновні реакції, які виникають на негативному полюсі, перешкоджають окисленню металу. Що ця обставина дійсно надзвичайно важливо, можна дізнатися, якщо поміняти полюси. При цьому у виробі прогорають отвори, і утворилася маса продуктів окислення оточує дугу щільним шаром, внаслідок чого стає майже неможливим спостерігати за процесом і регулювати його. Найбільш складно на практиці регулювати, наприклад, силу струму, а отже, довжину, перетин і температуру дуги. Наявність сильного джерела електрики недостатньо для того, щоб забезпечити успішне завершення процесу. В управлінні температурою дуги полягає майстерність винахідника »[61].

М.М. Бенардос свідомо використовував особливості процесів в дузі і на електродах при зворотній полярності. Іони вуглецю, переноситься від вугільного електрода в сторону ванни, значно зменшували окислення елементів, що входять в сталь. Довга (до 30 мм) дуга і її широкий факел грали, крім іншого, роль захисної атмосфери. Бенардос розробив і спеціальні засоби захисту дуги, запропонувавши вдувати в зону зварювання горючі гази, покривати кромки піском і флюсами для пайки. Для стабілізації дуги він застосував магнітні поля, створювані електромагнітами.

Винахідник дугового зварювання розробив багато типів зварних з'єднань і форм разделок крайок. Бенардос блискуче використовує можливості зварювання і не тільки замінює клепані конструкції зварними, а й створює оригінальні вузли та вироби. Наприклад, уже в першому своєму патенті він описує полегшені міцні конструкції, складені з хвилястих листів, що утворюють після зварювання осередку; багатошарові конструкції з зазорами або без зазору і ін.

Біля витоків дугового зварювання

Біля витоків дугового зварювання

Біля витоків дугового зварювання

Новий технологічний процес металообробки привернув увагу багатьох вчених, технологів і в першу чергу інженерів залізничного транспорту. Першими відвідувачами заводу зі зварювання металів електрикою за способом Н. Н. Бенардоса були відомі електротехніки професори Д. А. Лачинов (Росія) і Р. Рюльман (Німеччина).

Біля витоків дугового зварювання

Біля витоків дугового зварювання

Що виходили в той час технічні журнали так писали про роботи Бенардоса: «. електричне зварювання є простим, зручним і практичним способом, гідним численних і корисних видів застосування електричного струму, і ми повинні привітати пана Бенардоса, який одним поворотом руки зумів перетворити лабораторію в цілу галузь промисловості, яка має велике значення як в сьогоденні, так і в майбутньому »[73]; «. бажаю пану Бенардосу мати багатьох послідовників, що можуть ще більше вдосконалити обробку металів електричним шляхом, так як його винахід - перший, здійснене в техніці - встигло показати, наскільки універсальні і прості роботи електрикою »[74].

Корнієнко А.М. "Історія зварювання. XV-середина XX ст."

Схожі статті