Доклад: Изобретение электрической сварки металлов. Изобретатель сварки
Славянов Николай Гаврилович: биография, изобретения, стакан Славянова
Славянов Николай Гаврилович (1854-1897) – русский инженер, получивший известность за изобретение метода дуговой сварки металлов с помощью плавящегося электрода. Его имя входит в когорту лучших изобретателей страны. Он причастен к созданию и усовершенствованию доменных печей, водонапорных башен, перекрытий производственных площадок, железнодорожных мостов, маяков, боевых снарядов и многого другого.
Славянов Николай Гаврилович (1854-1897)
Содержание статьи
Детские и юношеские годы
Николай Гаврилович родился 23 апреля (5 мая) 1854 года в деревне Никольское Воронежской губернии в многодетной семье. Его отец Гавриил Николаевич и мать Софья Алексеевна происходили из старого дворянского рода. Родители хотели, чтобы их сын стал военным, поэтому в 8 лет отдали его на воспитание в Воронежский кадетский корпус. Однако в отличие от многих предков мальчик не чувствовал своего призвания в этом деле, поэтому незадолго до окончания учебного заведения направил прошение об увольнении, после чего поступил в мужскую гимназию, которую окончил с золотой медалью.
Затем Николай направился в Петербург, где поступил в горный институт. В стенах этого вуза тяга юноши к изобретениям проявилась во всей красе. Он разрабатывает авторский проект паровой машины, оснащенной особым парораспределительным устройством. Эта работа получила высокую оценку со стороны совета института.
Работа на уральских заводах
После получения диплома молодой человек направился на Урал работать горным инженером сначала на Воткинские заводы, затем на частные Омутнинские.
Славянов в окружении рабочих Пермского пушечного завода
Карьера талантливого мастера шла в году – спустя несколько лет он становится управителем механических фабрик, а в 1891 году получает должность горного начальника, возглавив эти предприятия.
Горный начальник завода Н.Г. Славянов (четвертый слева в первом ряду) с администрацией завода (1892 год)
Вместе с механиком Александром Износковым, ставшим одним из пионеров мартеновского производства и распространявшим эту технологию на Урале, Славянов занимался разработкой артиллерийских снарядов особой прочности для борьбы с мощными броненосцами. Чтобы добиться этого результата была проведена серия экспериментов, которые завершились успехом. В итоге снаряды Славянова и Износкова были способны пробивать броню толщиной 6 мм.
На этом широкая научная деятельность Николая Гавриловича не заканчивалась. Он занимался вопросами освещения заводских сооружений, предложив для этого генераторы и дуговые лампы собственной конструкции. Славянов разрабатывал электроизмерительные приборы, а также построил две огромные динамо-машины, послужившие основой для изобретения нового метода электросварки. За свои практически полезные изобретения автор получил серебряную медаль Урало-Сибирской научно-промышленной выставки, проходившей в Екатеринбурге.
В 1885 году инженер посетил Всемирную выставку в бельгийском Антверпене, где ему удалось познакомиться с технологиями производства на предприятиях Круппа и Кокериля. По возвращении на родину Славянов приступил к созданию электростанции, призванной освещать здания Мотовилихинского завода. Построенные им динамо-машины постоянного тока, работавшие от пара, начали давать электричество в 1887 году. Распределительные щиты электростанции впервые были оборудованы шинной проводкой.
Изобретение метода дуговой сварки
Работая на металлургических предприятиях, Славянов отчетливо осознавал важность качественного соединения металлов. Он обосновал необходимость использования электрической дуги, служащей мощным источником тепловой энергии. При этом он учитывал ряд условий необходимых для успешного проведения операции – жидкие фракции металла должны закрывать шлак, основной материал изделия нужно заранее подогревать, зеркало сварочной ванны требуется привести в расплавленное состояние, место сварки необходимо заформовать, чтобы предотвратить растекание жидкого материала.
В изданном труде «Способ и аппараты для электрической отливки металлов» автор подробно описал метод горячей сварки на основе металлических электродов и превентивного подогрева материала. При этом Славянов столкнулся с серьезной проблемой, связанной с питанием электрической дуги и постоянством ее работы. Чтобы обеспечить наличие дуги между свариваемым объектом и электродом Николай Гаврилович разработал дифференциальный электрорегулятор-автомат, способный поддерживать постоянную длину дуги. Ее зажигание и подача электрода после существенного обгорания последнего происходило вручную. Для питания дуги был сооружен электрогенератор, который стал прототипом современных сварочных устройств.
Первый в мире электрогенератор для электрической сварки, построенный по проекту Славянова Н. Г. в 1888 году
В качестве материала для отливки электродов предлагались разные виды металла – медные сплавы, чугун, разные сорта стали и железа. Главное, чтобы их химический состав был аналогичен составу свариваемого предмета. Они были выполнены в виде удлиненных стержней, толщина которых варьировалась в зависимости от силы тока. Эти стержни-электроды, выступавшие в качестве присадочного материала, под действием вольтовой дуги начинали расплавляться. При этом швы выполнялись отдельными участками. Славянов рекомендовал использовать для формовки сцементированный кварцевый песок при условии работы со сталью и железом, а также прессованный кокс для медных сплавов и чугуна.
Как писал Славянов, данный способ пригоден для отливки небольших изделий, а также для соединения двух металлических предметов при заливке пазов между ними жидким материалом. В 1888 году Николай Гаврилович публично продемонстрировал авторский способ для коллег из Петербурга на Мотовилихинском заводе. В отличие от известного метода Бенардоса, выполнявшегося только на постоянном токе и прямой полярности, технология Славянова была более универсальной и предусматривала использование переменного тока. В этом случае электроды нуждались в специальном покрытии, без которого дуга практически не возбуждалась.
Однако главное направление применения метода связано с устранением различных видов дефектов отливок и отковок. Изобретатель был убежден, что основное отличие его способа состоит не в соединении металла электрической дугой, а именно в заливке расплавленным металлом, который получался после дугового нагрева. Независимо от использования угольных или металлических электродов процесс осуществлялся горячим способом с обязательным предварительным подогревом. После окончания работы требовалось время для постепенного остывания материала.
Во втором труде «Способ электрического уплотнения металлических отливок» Николай Гаврилович описал использование электрической дуги с целью уплотнения массивных отливок из стали весом до 12 тонн. Здесь одним из электродов выступала поверхность уплотняемого изделия, а другим был металлический или угольный стержень. Верхняя половина слитка находилась в расплавленном состоянии, что позволяло избавиться от выделяющихся газов. Источником питания служила цепь аккумуляторов или электрогенератор напряжением от 50 В и силой тока не менее 200-300 А.
В 1895 году Славянов провел серию опытных испытаний, во время которых были успешно отлиты стальные болванки, вес которых находился в пределах 1,6-12,8 тонны. Уплотнение изделий из мартеновской стали производили в чугунной изложнице, в верхней части которой был нарощен железный цилиндр. Внутри его находилась огнеупорная смесь, состоявшая из кварцевого песка и жидкого стекла.
Изобретение «Электрическое уплотнение металлов». Инженер Туржанский и изобретатель Славянов
Применение изобретения
В итоге метод Славянова был внедрен в производство и с его помощью было отремонтировано свыше 1600 изделий. Особенно удавались чугунные и бронзовые предметы, удивлявшие высочайшим качеством сварки. С помощью изобретения русского инженера сваривали стальные детали большого сечения, а также ремонтировали различные узлы и механизмы – коленвалы, паровые цилиндры, зубчатые колеса, рамы паровых установок и многое другое.
Промышленное использование изобретения Славянова
В 1897 году по способу Николая Гавриловича была изготовлена большая установка промышленного назначения на сталелитейном предприятии в Екатеринославе. Она повлияла на дальнейшее использование дуговой сварки в различных отраслях российской промышленности. На рубеже XIX-XX века подобные устройства работали на заводах в Луганске, Ижевске, Златоусте, Севастополе. В дополнение к ним за рубежом приобретали электрические генераторы. Технология нашла свое применение для нагрева паяльников. Небольшая по мощности дуга возбуждалась между изолированным стержнем из графита и жалом. Приборы подобного типа быстрее готовились к работе, чем их аналоги, оснащенные спиралями сопротивления.
В 1890 году Славянов направил заявки за изобретения, а в августе следующего года получил две привилегии, юридически защищавшие его право на использование метода электродуговой сварки и подпитки прибылей отливок.
Стакан Славянова из семи металлов
На Чикагской электротехнической выставке 1893 года Николай Гаврилович представил публике ставший в последствии знаменитым Славяновский стакан. «Ему в голову пришло взять восемь сплавов разнородных металлов, цветных и чёрных, и с помощью сварки, методом наплавки их объединить», — сообщает Татьяна Карлюк, заведующая научным отделом Дома-музея Н. Г. Славянова.
Великий инженер сварил восемь несплавляемых металлов и сплавов: колокольную бронзу, томпак, никель, сталь, чугун, медь, нейзильбер, бронзу. За это произведение инженерной мысли Славянов получил золотую медаль с формулировкой «За произведённую техническую революцию».
Знаменитый граненный стакан Славянова. Хранится в Пермском краеведческом музее. Судя по надписи на крышке, изделие было изготовлено на заводе Мотовилиха
Как поясняет научный сотрудник Дома-музея Славянова Татьяна Карлюк, «когда для выставки в Чикаго в 1893 году он сделал такой стакан, то, говорят, на выставке побывал знаменитый ювелир Фаберже. И он был просто, по-хорошему, в шоке. Он сказал: ни один ювелир мира такую блистательную работу никогда не выполнит в таких разнородных металлах».
Создание сварочного полуавтомата
Славянов считал важнейшим условиям эффективности дуговой электросварки ее автоматизацию. Он был убежден в невозможности сварки расплавляющимся электродом ручным способом и предложил идею полуавтомата – «электроплавильника». Конструктивно устройство включало в себя дифференциальный регулятор, коромысло, штангу и механизм подачи электрода. С двух концов коромысла находился противовес и попарно четыре ролика. Его средний сегмент прикреплялся к регулятору с помощью штанги. Последний был соленоидом, чьи обмотки были включены в сварочную цепь. Сердечник регулятора присоединялся к коромыслу и оттягивался специальной пружиной.
Во время работы «электроплавильник» располагался над свариваемым участком – в роликах размещался двухметровый электрод. Вращением маховика добивались «грубой» подачи электрода, после чего производили натягивание пружины регулятора. В процессе обгорания электрода сокращалась сила сварочного тока, пружина компенсировала силу втягивания соленоида, что приводило к отклонению штанги и опусканию коромысла с электродом.
Жизнь прославленного изобретателя оказалась недолгой. Он скончался 5 октября 1897 года в Перми, где и был захоронен. Сегодня могила инженера включена в перечень исторических памятников федерального значения.
Интересные факты
- Будучи коренным воронежцем, большую часть сознательной жизни Славянов провел на Уральских заводах, с которыми связаны все его достижения.
- Славянов получил патенты на электрическую отливку металлических изделий в США, Германии, Австро-Венгрии, Франции, Италии и других странах.
- Николай Гаврилович предложил отремонтировать знаменитый Царь-колокол, используя изобретенный им метод. Однако поднявшиеся споры на эту тему не позволили приступить к работе.
- Сын изобретателя Николай стал ученым-гидрогеологом, принятый в 1946 году в ряды Академии наук СССР.
- В честь Славянова названы несколько учебных заведений, улицы в Перми и Липецке, а также студенческие премии.
Пермский политехнический колледж им. Славянова
Видео
Фильм о Славянове и его творчестве.
Музей Славянова в Перми.
elektroznatok.ru
Изобретение электрической сварки металлов
Развитие электротехники вызвало к жизни новый способ обработки металлов — электрическую сварку, впервые применённую в 1867 г. американским электротехником Томсоном.
Томсон пропускал электрический ток большой силы, но незначительного напряжения, через два куска металла, предназначенного для сварки и расположенного так, чтобы они соприкасались в месте сварки. Сопротивление прохождению тока в месте стыка кусков металла вызывало выделение тепла, достаточного для сварки металлических частей. Однако этот способ сварки металлов, названный позже контактным, не получил в это время широкого распространения.
Русские изобретатели электрической сварки Н. Н. Бенардос (1842- 1905) и Н. Г. Славянов (1854-1897) пошли по другому пути. Для электросварки они применили электрическую дугу, т. е. использовали явление, при котором между сближенными угольным и металлическим электродами возникает яркое пламя огромной температуры, которое и расплавляет металл.
Самым замечательным изобретением Н. Н. Бенардоса был способ электросварки, предложенный им в 1882 г. и названный «электрогефест». Бенардос соединил один полюс сильной электрической батареи с угольным электродом, а другой — со свариваемым металлом. Как только он подносил электрод к металлу, вспыхивала яркая дуга, расплавлявшая края свариваемых швов. В месте соединения образовывался шов, представляющий собой полоску сплавленного металла.
Способ Бенардоса получил широкое применение на железных дорогах при ремонте рельсов и подвижного состава. Совершенствуя его, изобретатель в дальнейшем разработал не только сварку при помощи угольного электрода, но и изобрел, по существу, основные способы дуговой электрической сварки, применяемые и поныне.
Развивая и совершенствуя способ электросварки, созданный Н. Н. Бенардосом, русский изобретатель Н. Г. Славянов в 1888 г. разработал вой способ использования электрической дуги для сварки металлов. В отличие от Бенардоса Славянов применил при сварке только металлические электроды. Металлический электрод у него служил как для задержания электрической дуги, так и для получения из него расплавленного металла, необходимого для создания шва или заливки. Для поддержания достаточной электрической дуги Славянов разработал и применил на практике электрифицированный сварочный полуавтомат, жди, как он его назвал, «плавильник». Будучи замечательным технологи, Славянов добился исключительно высокого качества работ, подвергая сварке не только железо и сталь, но и чугун, бронзу, латунь. Свое изобретение Н. Г. Славянов назвал «электрической отливкой металлов».
Электрическая сварка к началу XX в. нашла значительное распространение за границей. В России же она вначале была внедрена лишь на десяти предприятиях, а после смерти ее изобретателей была почти забыта.
Итак, создание разнообразного парка металлорежущих станков, применение специализированного инструмента для обработки деталей, разработка новой технологии производства машин машинами привели к широкому применению системы машин, основанной на использовании электродвигателей. Стало технически возможно производство сложных машин для электротехнической, горной, металлургической и других отраслей промышленности, а также для железнодорожного и водного транспорта.
mirznanii.com
Доклад - Изобретение электрической сварки металлов
Изобретение электрической сварки металлов
Развитие электротехники вызвало к жизни новый способ обработки металлов — электрическую сварку, впервые применённую в 1867 г. американским электротехником Томсоном.
Томсон пропускал электрический ток большой силы, но незначительного напряжения, через два куска металла, предназначенного для сварки и расположенного так, чтобы они соприкасались в месте сварки. Сопротивление прохождению тока в месте стыка кусков металла вызывало выделение тепла, достаточного для сварки металлических частей. Однако этот способ сварки металлов, названный позже контактным, не получил в это время широкого распространения.
Русские изобретатели электрической сварки Н. Н. Бенардос (1842- 1905) и Н. Г. Славянов (1854-1897) пошли по другому пути. Для электросварки они применили электрическую дугу, т. е. использовали явление, при котором между сближенными угольным и металлическим электродами возникает яркое пламя огромной температуры, которое и расплавляет металл.
Самым замечательным изобретением Н. Н. Бенардоса был способ электросварки, предложенный им в 1882 г. и названный «электрогефест». Бенардос соединил один полюс сильной электрической батареи с угольным электродом, а другой — со свариваемым металлом. Как только он подносил электрод к металлу, вспыхивала яркая дуга, расплавлявшая края свариваемых швов. В месте соединения образовывался шов, представляющий собой полоску сплавленного металла.
Способ Бенардоса получил широкое применение на железных дорогах при ремонте рельсов и подвижного состава. Совершенствуя его, изобретатель в дальнейшем разработал не только сварку при помощи угольного электрода, но и изобрел, по существу, основные способы дуговой электрической сварки, применяемые и поныне.
Развивая и совершенствуя способ электросварки, созданный Н. Н. Бенардосом, русский изобретатель Н. Г. Славянов в 1888 г. разработал вой способ использования электрической дуги для сварки металлов. В отличие от Бенардоса Славянов применил при сварке только металлические электроды. Металлический электрод у него служил как для задержания электрической дуги, так и для получения из него расплавленного металла, необходимого для создания шва или заливки. Для поддержания достаточной электрической дуги Славянов разработал и применил на практике электрифицированный сварочный полуавтомат, жди, как он его назвал, «плавильник». Будучи замечательным технологи, Славянов добился исключительно высокого качества работ, подвергая сварке не только железо и сталь, но и чугун, бронзу, латунь. Свое изобретение Н. Г. Славянов назвал «электрической отливкой металлов».
Электрическая сварка к началу XX в. нашла значительное распространение за границей. В России же она вначале была внедрена лишь на десяти предприятиях, а после смерти ее изобретателей была почти забыта.
Итак, создание разнообразного парка металлорежущих станков, применение специализированного инструмента для обработки деталей, разработка новой технологии производства машин машинами привели к широкому применению системы машин, основанной на использовании электродвигателей. Стало технически возможно производство сложных машин для электротехнической, горной, металлургической и других отраслей промышленности, а также для железнодорожного и водного транспорта.
www.ronl.ru
Изобретение электрической сварки металлов
Развитие электротехники вызвало к жизни новый способ обработки металлов — электрическую сварку, впервые применённую в 1867 г. американским электротехником Томсоном.
Томсон пропускал электрический ток большой силы, но незначительного напряжения, через два куска металла, предназначенного для сварки и расположенного так, чтобы они соприкасались в месте сварки. Сопротивление прохождению тока в месте стыка кусков металла вызывало выделение тепла, достаточного для сварки металлических частей. Однако этот способ сварки металлов, названный позже контактным, не получил в это время широкого распространения.
Русские изобретатели электрической сварки Н. Н. Бенардос (1842- 1905) и Н. Г. Славянов (1854-1897) пошли по другому пути. Для электросварки они применили электрическую дугу, т. е. использовали явление, при котором между сближенными угольным и металлическим электродами возникает яркое пламя огромной температуры, которое и расплавляет металл.
Самым замечательным изобретением Н. Н. Бенардоса был способ электросварки, предложенный им в 1882 г. и названный «электрогефест». Бенардос соединил один полюс сильной электрической батареи с угольным электродом, а другой — со свариваемым металлом. Как только он подносил электрод к металлу, вспыхивала яркая дуга, расплавлявшая края свариваемых швов. В месте соединения образовывался шов, представляющий собой полоску сплавленного металла.
Способ Бенардоса получил широкое применение на железных дорогах при ремонте рельсов и подвижного состава. Совершенствуя его, изобретатель в дальнейшем разработал не только сварку при помощи угольного электрода, но и изобрел, по существу, основные способы дуговой электрической сварки, применяемые и поныне.
Развивая и совершенствуя способ электросварки, созданный Н. Н. Бенардосом, русский изобретатель Н. Г. Славянов в 1888 г. разработал вой способ использования электрической дуги для сварки металлов. В отличие от Бенардоса Славянов применил при сварке только металлические электроды. Металлический электрод у него служил как для задержания электрической дуги, так и для получения из него расплавленного металла, необходимого для создания шва или заливки. Для поддержания достаточной электрической дуги Славянов разработал и применил на практике электрифицированный сварочный полуавтомат, жди, как он его назвал, «плавильник». Будучи замечательным технологи, Славянов добился исключительно высокого качества работ, подвергая сварке не только железо и сталь, но и чугун, бронзу, латунь. Свое изобретение Н. Г. Славянов назвал «электрической отливкой металлов».
Электрическая сварка к началу XX в. нашла значительное распространение за границей. В России же она вначале была внедрена лишь на десяти предприятиях, а после смерти ее изобретателей была почти забыта.
Итак, создание разнообразного парка металлорежущих станков, применение специализированного инструмента для обработки деталей, разработка новой технологии производства машин машинами привели к широкому применению системы машин, основанной на использовании электродвигателей. Стало технически возможно производство сложных машин для электротехнической, горной, металлургической и других отраслей промышленности, а также для железнодорожного и водного транспорта.
doc4web.ru
