Електричне паяння металів за способом «Електрогефест»
Вольтова дуга, як відомо, має надзвичайно високою температурою, далеко перевершує температуру всіх інших джерел спека. Внесені в неї метали швидко плавляться і закипають, навіть самий вугілля розм'якшується і випаровується. Цим-то властивістю і скористався р Бенардос для безпосереднього з'єднання металів без всякого припою.
Днями ми були присутні на дослідах електричного паяння в майстерні р Бенардоса, в співтоваристві кількох техніків і вчених, які були надзвичайно зацікавлені новим винаходом і після закінчення дослідів довго продовжували обговорювати будь-що бачене.
Постараємося пояснити, яким чином виробляються різноманітні роботи, яких ми були свідками. Почнемо з електричних засобів майстерні.
Двигуном служить двадцатісільная парова машина, яка веде в дію велику динамо-машину Сіменса новітньої конструкції, що працює в даний час на 70 амперів при 115 вольтах, але спроможну розвинути, в разі потреби, значно більшу енергію. Струм цієї машини використовується над прямо в справу, але заряджає велику батарею з двохсот акумуляторів, розташованих в чотири паралельних ряди, і вже від цієї батареї йдуть проводи до робочого столу. Сила робочого струму при нас не визначалася, але, по теоретичним міркувань, вона повинна досягати 150-200 А. Цей надлишок над силою зарядного струму покривається тим, що паровий двигун накачує електрику в акумулятори безперервно і до того ж пускається в хід вранці, раніше початку робіт, тим часом як паяння ведеться з перервами, обумовлює сутністю справи. Переходимо тепер до опису робіт.
Робочий стіл покритий великою чавунною плитою, з'єднаної звичайно з негативним полюсом батареї; внаслідок цього, всякий покладений на стіл предмет вже знаходиться в повідомленні з батареєю. Позитивний полюс цієї останньої з'єднаний з електричним паяльником, який складається з рукоятки, забезпеченою щитом для захисту руки і темним склом - для захисту особи; в рукоятку щільно вставлений товстий циліндричний вугілля, близько вісімнадцяти міліметрів (8 ліній) в діаметрі. Досить доторкнутися кінцем цього вугілля до будь-якій точці оброблюваного предмета, щоб замкнути ток і викликати утворення вольтової дуги між предметом і вугіллям.
Самий досвід виробляє надзвичайне враження на непідготовленого глядача. Припустимо, що згуртовуються два залізних листа в стик: склавши їх краями, майстер бере паяльник в руку і торкається їм до шву. В ту ж мить з вугілля з вибухом виривається блакитнувата вольтова дуга більше сантиметра завтовшки, оточена широким жовтим полум'ям і за часами досягає 5-6 сантиметрів довжини (2½ дюйма).
Керована рукою майстра, дуга починає лизати лінію спайки; то місце, до якого вона доторкнулася, миттєво плавиться, випускаючи сліпуче світло і розкидаючи снопи дрібних іскор, причому рідке, залізо протікає в свердловину між листами і з'єднує їх. Таким чином майстер проводить дупло уздовж всього шва, який попередньо посипає дрібним піском, службовцям для розчинення окалини.
При товстих аркушах необхідно перевернути їх і пройти паяльником по вивороту шва, тому що рідке залізо не може відразу проникнути через глибоку щілину. При пайку ще більш товстих смуг доводиться попередньо сточувати навскіс їх краю, щоб, складені разом, вони утворили рід жолоби. У цей жолоб вкладається залізний стрижень, який, будучи розплавлений дугою вольта, заповнює собою як щілину, так і жолоб, і з'єднує обидва шматка в одне ціле. Після очищення окалини саме уважне дослідження не дозволяє відкрити жодного сліду спайки: залізо представляється суцільним. Якщо паяння триває досить довго, напр. хвилини три, то вугілля встигає нагрітися до білого, і тоді необхідно занурити паяльник на кілька хвилин у воду, що анітрохи не шкодить вугіллю.
Не слід думати, щоб розплавлене залізо представляло густу рідину, подібну патоці, - немає: плавлення відбувається повне, і рідке залізо може бути є порівняно з своєї рухливості тільки зі ртуттю. Тому ми не можемо погодитися з терміном «електричне спаровування», вживаним деякими техніками; на нашу думку, це є електричне паяння без припою. Чудово властивість світла, що випускається електричною дугою «Електрогефест»; він надзвичайно багатий хімічними променями і діє надзвичайно енергійно не тільки на очі, але і на шкіру. У кілька хвилин він виробляє сильний загар, а на інший день шкіра червоніє, болить і починає лущитися. Тому необхідно ретельно захищати обличчя і руки від прямих променів вольтової дуги.
Ми надаємо особливе значення тій обставині, що в способі р Бенардоса вольтова дуга збуджується між оброблюваних металом і вугіллям. Цим він істотно відрізняється, наприклад, від способу Жамена, який пропонував вживати для паяння полум'я своєї електричної свічки. Постараємося ж пояснити, в чому полягає вигода «Електрогефест».
Дослідження російських і іноземних вчених показали, що тепловий і світловий ефекти зосереджені на кінцях обох електродів, в тих точках, між якими утворюється вольтова луки. Ці точки розпалюються до надзвичайної ступеня і випускають з себе сліпуче світло; навіть вугілля в них розм'якшується, і частинки його переносяться з одного електрода на інший. При цьому слід зауважити, що позитивний електрод загострюється значно сильніше негативного. Сама ж дуга залишається порівняно темною, і в ній відділяється порівняно мало теплоти. Це підтверджується ще тією обставиною, що можна в кілька разів збільшити або зменшити довжину дуги майже без зміни роботи двигуна або батареї.
Після сказаного ясно, що в «Електрогефест» утилізується та головна частина енергії батареї, яка пропадає в способі Жамена. Але в такому випадку є питання, чому ж р Бенардос не з'єднує оброблюваного металу з більш гарячим позитивним полюсом. Він і робить це в деяких випадках, напр. при прожигании дірок або при розрізанні металів, але користуватися позитивним полюсом для пайки заліза незручно, тому що метал занадто сильно горить і іскриться.
Ми навели вище тільки один приклад пайки, але само собою зрозуміло, що «Електрогефест» докладемо і до інших родів скріплень, що вживаються в слюсарній і машинному справі: можна паяти листи в нахлест і під кутом, споювати трубки вздовж і поперек і т. Д. все, що сказано про залозі, може бути застосовано до стали і чавуну, але ці матеріали плавляться легше і більш слабким струмом. Мідь паяется так само добре, як і залізо, але вимагає, навпаки, більш сильного струму через свою величезної теплопровідності. Мідь з залізом спаивается вельми міцно і може бути, в разі потреби, наплавлені на нього товстим шаром. Платинова монета, подарована одним з відвідувачів, була розплавлена миттєво і припаяти до залізної платівці.
З інших бачених нами дослідів вважаємо за необхідне зупинитися на проплавлення дірок в товстих металевих листах. Для цієї мети лист кладеться нема на робочий стіл, але на особливий штатив, і з'єднується з позитивним полюсом батареї, потім підводять під нього негативний вугілля і тримають на одному місці: залізо плавиться і стікає вниз; через якихось 5-6 секунд подвійний аркуш в 16 міліметрів товщини проплавляя наскрізь, і полум'я пробивається через нього назовні. Тепер переносять вугілля нагору і, вставивши його в отвір, згладжують верхній край цього останнього. Якщо потрібно склепати два листа (як було в даному випадку), то в отвір вставляється залізний циліндр, який виступає приблизно на два сантиметри з обох сторін; під впливом вольтової дуги виступає частина в 3-4 секунди тане, як сальний недогарок і розпливається грибом по листу, утворюючи головку заклепки; кілька ударів молотом надають останньої правильну форму; те саме повторюється і з іншого боку. Зрозуміло, що якщо вести вугілля під залізним листом, то замість круглого отвору виходитиме довга щілину, і лист буде розрізано навпіл. Тікам способом р Бенардос, перебуваючи на посаді в Парижі відрізав шматки від рейок.
Дуже цікаво також плавлення металів під водою, на можливість якого ми вказали винахіднику ще в минулому році на підставі особистого досвіду. Для цієї мети в великий чан з водою опускають метал і вугілля, з'єднані з батареєю. При їх зіткненні утворюється вольтова дуга менш яскрава, ніж на повітрі, але цілком достатня, щоб продірявити або розрізати залізо. Хто знає, яке застосування може знайти цей досвід в морській справі. Взагалі, що стосується застосувань «Електрогефест», то вони такі різноманітні, що важко висловити про них навіть здогади. На перший раз, мабуть, напрошується застосування, цього способу до виготовлення парових котлів НЕ клепаних, а паяних, до лагодження котлів і частин машин на місці далі до з'єднання між собою суднових частин, нарешті, бути може, до пристрою гарматних верстатів, якщо не самих знарядь. В цю хвилину завод виготовляє в великій кількості залізні бочки, призначені для розвезення гасу, двох величин: на 12 пудів і на 9 пудів гасу. Бочки виробляються з металевого листа, близько 2 міліметрів товщини, згорнутого в циліндр, і з двох днищ, впаяних в циліндр. Паяння йде зі швидкістю близько 5-6 дюймів в хвилину; вся пайка бочки триває менше години. В даний час йде мова про те, чи не можна виготовити кавказький нафтопровід за допомогою «Електрогефест».
Найважливіший для подальшої долі нового винаходу питання полягає в міцності пайки. До сих пір в цьому напрямку було зроблено вельми мало досліджень. Перед нами лежать таблиці паризьких випробувань на розрив, в дев'яти випадках. З них видно, що при спайці круглого заліза в стик міцність спайки виявилася від 75 до 99% порівняно з міцністю цільного шматка, а в одному випадку розрив стався навіть по цільному місця. Міцність пайки плоского заліза в стик виявилася близько 80%. Звичайно, наведених чисел недостатньо, щоб цілком судити про гідність способу, але цими днями професор Белелюбський, що зацікавився «Електрогефест», обіцяв зробити в своїй лабораторії ряд досліджень над міцністю електричної пайки, так що незабаром ми отримаємо можливість зробити набагато більш точну оцінку цього способу.
«Електрогефест», звичайно, не зупиниться на теперішній точці, але буде вдосконалюватися. Найближчий шлях до вдосконалень вже намічений винахідником; він полягає в попередньому підігріванні спаюється предметів, завдяки якому буде уникнути непомірна різниця температур сусідніх місць, наслідком чого має стати збільшення міцності.
Побажаємо ж р Бенардосу всякого успіху на обраному ним терені.
( «Електрика», 1887 р № 7).