Основоположники электродуговой сварки

Бенардос Николай Николаевич родился 26 июня 1842 г. в деревне Бенардосовке (основанной переселенцами–греками) Херсонской области (с 1905 – деревня Фастов Киевской губернии) в семье военного. Его дед, генерал Пантелеймон Бенардос – герой Отечественной войны 1812 года.

Открытие электрической дуги Василием Владимировичем Петровым состоялось в 1802 году. Только через 80 лет результаты его работы нашли практическое применение. Это произошло в 1882 году, когда Н. Н. Бенардос предложил изобретённый им «способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока», названный им «электрогефест», по имени древнегреческого бога огня и кузнечного дела Гефеста. В 1885 году он получил патент на это изобретение, которое состояло в применении электрической дуги, возникающей между угольным электродом и обрабатываемым изделием при соединении и разъединении металлов. Он запатентовал своё изобретение в 1885 в Германии, Франции, России, Италии, Англии, США, Бельгии и других странах. «Электрогефест» сразу же получил применение как в России, так и за границей (в ж.-д. мастерских, на машиностроительных и металлургических заводах). Для непрерывного питания сварки током требуемой силы Н. Н. Бенардос создал особый тип электрических аккумуляторов, которые явились крупным изобретением того времени. Они применялись вначале для электрического освещения, а впоследствии для электрической сварки. В аккумуляторе Н. Н. Бенардоса (рис. П.1) пластины были выполнены из свинцовой рамы, в которую под наклоном впаяны прямые и волнистые (по очереди) свинцовые полосы. Такая конструкция пластин увеличивала их действующую поверхность и давала возможность свободно проходить электролиту, а при разряде-заряде свободно «дышать», т. е. расши-ряться и сокращаться. Эти особенности позволяли аккумулятору выдерживать большой разрядный ток, а при  зарядке – быстро восстанавливаться.

Позднее Н. Н. Бенардосом были предложены пластины из губчатого свинца с изоляцией из порошка пемзы, предохраняющей пластины от коробления. Работы над созданием крупных аккумуляторных батарей привели его в 1882 г. к изобретению «Способа соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока». Его сварочный аккумулятор нашел применение во многих странах мира, проработав на отдельных предприятиях до 30-х годов ХХ в.

 Н. Н. Бенардос принадлежит также приоритет в изобретениях сварки косвенно действующей дугой, сварки в струе газа, дуговой резки как в обычных условиях, так и под водой, электролитического способа покры-тия больших поверхностей металла слоем меди. В числе других изобретений Бенардоса – «способ электрического паяния накаливанием». Он создал угольные электроды самых разнообразных форм, а также комбинированные из угля и металла. Ему принадлежит один из первых проектов ГЭС переменного тока на р. Неве (1892). Бенардос придумал способ магнитного управления дугой и одним из первых применил сварку в струе газа для увеличения площади и температуры поверхности свариваемых металлов. Но сварка в струе аргона, азота и других газов стала применяться спустя десятилетия. Бенардос разработал автоматические системы для сварки угольными и металлическими электродами, в том числе для сварки металлическим электродом продольных швов листов, труб, цилиндров даже большого диаметра. В 1890 году Бенардос издал каталог более 120 своих изобретений, относящихся к различным отраслям хозяйства, в том числе: к транспорту, военном делу, электротехнике, электросварке, бытовой технике, различным двигателям, станкам и механизмам. На 4-й Электрической выставке в 1892 год, организованной в Петербурге Русским техническим обществом, Николай Бенардос продемонстрировал не только дуговую электросварку и оборудование для нее, но также и устройства для точечной контактной сварки. В этом же 1892 году за изобретение дуговой электросварки Николай Бенардос был награжден золотой медалью Русского технического общества «За удачное применение вольтовой дуги к спаиванию металлов и наплавлению одного металла на другой».

Возникший еще на 4-й Электрической выставке (1892 года в Санкт-Петербурге) спор с Николаем Славяновым о первооткрывательстве электро-сварки спустя годы был разрешен в суде в пользу обоих изобретателей. Суд установил полную самостоятельность «электрогефеста» Бенардоса и «электрической отливки» Славянова. В 1899 году Петербургский электро-технический институт присвоил инженеру-изобретателю звание почетного инженера-электрика. В этом же году Бенардос получил патент на способ приготовления губчатого свинца для аккумуляторных пластин. Но, разрабатывая новые типы аккумуляторов, Николай Николаевич Бенардос отравился свинцом, заболел и 21 сентября 1905 года умер.

Славянов Николай Григорьевич. Н. Г. Славянов родился 5 мая 1854 г. в селе Никольском Задонского уезда Воронежской губернии в семье обедневшего потомственного дворянина, штабс-капитана Гавриила Николаевича Славянова. 

Н. Г. Славяновым впервые в мире был создан способ дуговой сварки на постоянном токе плавящимся металлическим электродом под слоем флюса, сварочное оборудование (сварочные генераторы постоянного тока) и устройства автоматизации сварочного процесса, определившие направления развития сварки и нашедшие практическое применение в тот период времени для решения металлургических задач.

Сварка по его методу производится под шлакообразующими покрытиями, изолирующими металл от воздействия воздуха и участвующими в металлургическом процессе. Для этого в сварочную ванну вводится битое стекло. Не ограничиваясь применением стекла, Славянов рекомендует также вводить в ванну расплавленного металла ферросплавы, в первую очередь ферромарганец, а в некоторых случаях также ферросилиций и феррохром для его металлургической обработки. Еще одним отличием было применение подо-грева перед сваркой.

Созданный Н. Г. Славяновым способ сварки металлическим электродом под слоем толчёного стекла, впервые был публично испытан в присутствии государственной комиссии при сварке коленчатого вала паровой машины 18 октября 1888 г. в Пермских пушечных заводах (позже Мотовилихинские заводы). Эта дата считается днем рождения российской электросварки.

В 1891 г. Н. Г. Славяновым была издана первая книга с кратким изложением сущности его изобретения «Электрическая отливка металлов горного инженера Николая Славянова». Книга была напечатана на русском (1500 экз.), английском, французском и немецком языках. Затем в 1892 г. Н. Г. Славянов издает свой основной печатный труд «Электрическая отливка металлов. Руководство к установке и практическому применению ее», которое бесспорно и по праву признается первой монографией по дуговой сварке металлов.

Русское техническое общество на IV Электрической выставке в 1892 г. удостоило Славянова «за удачное применение вольтовой дуги к производству металлических отливок и последующей их обработке с целью изменения химического состава металла и улучшения его механических свойств» своей высшей награды - золотой медали и почетного диплома. Таким образом, оба основоположника электродуговой сварки Бенардос Н. Н. и Славянов Н. Г. были удостоены золотых медалей на одной и той же выставке.

На рис. П 2. представлен сваренный Славяновым в 1888 г. электродуговой сваркой стакан в виде 12-гранной призмы из  восьми черных и цветных металлов. Было изготовлено два стакана. Один из них был демонстрирован в 1893 г., как образец сварки, на Всемирной электротехнической выставке в г. Чикаго (Америка), где ему «за дуговую электрическую сварку» была присуждена золотая медаль. На дне стакана было выгравировано: «Экспонат на Всемирную электротехническую выставку в г. Чикаго (Америка). Изготовлен Н. Г. Славяновым. Завод Мотовилиха. 1893 год».

Второй стакан позднее был подарен музею Политехнического института г. Перми, о чем имеется соответствующая надпись на верхнем торце «стакана».

Умер Николай Гаврилович 5 октября 1897 г. в возрасте 43 лет, проработав на Мотовилихинских заводах в Перми почти 15 лет. Жизнь Н. Г. Славянова оборвалась внезапно, в расцвете творческой деятельности.