Кто изобрел электродуговую сварку
Обновлено: 20.09.2024
Писать о важности электросварки в современном мире не имеет смысла, так как куда ни кинь взгляд, то обязательно наткнёшься на предмет или здание, где применялась сварка. Креативный редактор магазина «220 Вольт» Алексей Птушкин погрузился в историю создания первого сварочного аппарата. Получилось познавательно и интересно.
Первая электродуга
В 1800 году корнуольский физик и изобретатель Хемфри Дэви впервые смог зажечь электрическую дугу. Дуга получалось нестабильной и быстро гасла, но это открытие подтолкнуло молодого учёного к созданию первой электрической лампы накаливания. Лампочка с нитью из платины светила не слишком ярко.
В начале XIX века с электричеством экспериментировали учёные по всему миру, но в данном случае ключевыми являются опыты профессора медико-хирургической академии Василия Владимировича Петрова. В 1802 году он собрал огромную гальваническую батарею из 4200 пластинок меди и цинка. Петрову удалось зажечь стабильную электрическую дугу между угольными стержнями.
Василий Владимирович Петров и его гальваническая батарея
Петров провёл и подробно задокументировал эксперименты по электролизу, нагреванию разных материалов электрическим током, ввёл понятие “сопротивление” и предложил идеи практического применения электричества. Одна из таких идей – сварка металлов.
От теории к делу
Идея сварки металлов впервые воплотилась полвека спустя. В 1867 году американский инженер Элиу Томсон разработал технологию стыковой сварки. Он пропустил ток через прижатые друг к другу куски металла. Когда кромки начали плавиться, Томсон сжал их и проковал молотом. К 1892 году Томсон основал компанию THOMSON–Houston Electriс, которая занималась производством промышленного электрооборудования, в том числе и станками для стыковой сварки.
Станок Томсона для стыковой сварки
В Германии над похожим методом сварки работал инженер Цернер. С помощью угольных электродов он разогревал металл, а потом, так же как Томсон, проковывал стык кузнечным молотом.
В 1875 году Вильгельм Сименс пытался на своих заводах использовать электричество для сварки телеграфных проводов. Концы проволоки накладывались внахлёст, а затем их “накаливали” постоянным током. Решение получилось громоздким и неэффективным.
Аппарат Бенардоса
В 1881 году главной сенсацией Международной электротехнической выставки в Париже стал выставочный экспонат под названием “Электрогефест”. Так инженер Николай Николаевич Бенардос назвал первый в мире аппарат для дуговой сварки металлов. Сорокалетний изобретатель использовал угольные электроды и аккумуляторы, где для регулирования силы тока элементы в них можно соединять последовательно или параллельно.
Аппарат Бенардоса позволял сваривать металл в труднодоступных местах без дополнительной проковки и обработки. “Электрогефест” одинаково легко соединял листы железа, проделывал отверстия в стальных плитах и резал рельсы. Изобретателю сулили миллионы, но его плачевное финансовое состояние не позволяло заняться оформлением патентов. Дошло до того, что разорившийся инженер продал своё имение.
Оформить изобретение Николай Николаевич смог только шесть лет спустя, когда на помощь пришёл богатый купец Ольшевский. Он предложил оплатить необходимые взносы и финансировать дальнейшую работу изобретателя, а взамен сам Ольшевский указывался в патентах как соавтор. Бенардос вынужден был согласиться.
В 1885 году благодаря Ольшевскому открылась техническая мастерская “Электрогефест”. В небольшом заводском цеху Николай Николаевич демонстрировал своё изобретение, отрабатывал различные методы сварки, экспериментировал с флюсом и создал систему управления дугой. В мастерскую приезжали посетители со всего мира. И уже через несколько лет электродуговую сварку начали использовать в промышленном производстве в Европе и Северной Америке.
Сварочное оборудование Бернардоса в Лухском краеведческом музее
Битва патентов
Не лучше обстояли дела и в России: совладельцы общества “Электрогефест” умудрились присвоить себе большую часть изобретений Бенардоса. У Николая Николаевича возник конфликт с другим выдающимся инженером Николаем Гавриловичем Славяновым. Славянов предложил использовать плавящиеся электроды и поэтому назвал свой способ “электрическая отливка металлов”. Бенардос даже подал в суд, обвиняя Славянова в незаконном использовании своих патентов.
Долгое и затратное разбирательство завершилось не в пользу Бенардоса. Суд признал “электрогефест” и технологию “электрической отливки” независимыми и самостоятельными изобретениями.
К этому времени здоровье Николая Николаевича серьёзно ухудшилось — сказались годы работы с едкими кислотами и свинцом. И продолжились финансовые проблемы. Все деньги уходили на новые, порой крайне странные изобретения, регистрацию патентов и судебные тяжбы. Бенардос даже был вынужден просить совет Русского технического общества о скромной пожизненной пенсии.
Послесловие
Умер инженер Николай Николаевич Бенардос в возрасте 63 лет в забвении и бедности в палате фастовской богадельни. Известие об этом не попало ни в одну газету, так как страну в это время сотрясали события Русской революции 1905-1907 годов, Цусимского разгрома, восстания на “Потёмкине”.
Признание пришло к Бенардосу в конце XX века. В 1981 году под эгидой ЮНЕСКО открылся музей изобретателя в посёлке Лухе, Ивановской области; почта СССР выпустила марку с его портретом, а в Ивановском университете начали проводить конкурс электросварщиков с призом, названным в честь Николая Николаевича.
Имя Бенардоса вновь появилось в научно-популярных публикациях, где исследователи обсуждали почти две сотни изобретений талантливого инженера: от парохода, умеющего выбираться на берег, до проекта гидроэлектростанции в устье Невы.
Памятник Бенардосу в Иваново
Но главная память о выдающимся инженере – это технология, без которой невозможно представить себе современный мир – электродуговая сварка металлов.
Кто и в каком году придумал сварочный аппарат – история изобретения
История сварки уходит своими корнями в давние времена. Первые приборы для этого начали создавать еще несколько веков назад. При этом мало кому могло прийти в голову, что за истекший период технологии позволят достичь таких высот. Далеко не каждый человек знает, кто конкретно изобрел сварку. Этот процесс связывают с именем исследователя Бенардоса. Именно он создал метод дуговой сварки.
Когда в России появился сварочный аппарат
Первый сварочный аппарат был изготовлен в 1881-1882 годах. В этот период ученые проводили много исследований, которые легли в основу первого сварочного оборудования. Изначально над разработкой трудился инженер Бенардос.
Однако впоследствии этим вопросом занялся исследователь Славянов. В 1882 году он сумел разработать первый сварочный прибор и электроды. Ученый получил на свое изобретение патент, и после этого технологию начали применять в других странах.
Инженер выполнял следующие процессы:
- занимался восстановлением фрагментов паровых турбин;
- убирал брак, который появлялся при литье деталей;
- заваривал детали, которые подверглись износу.
В СССР совершенствованием нового сварочного оборудования занимался инженер Евгений Оскарович Патон. Он придумал автоматические способы сварки под флюсом. Также ученый создал в Киеве Институт электросварки, который в 1953 году получил его имя.
Кто изобрел сварку
Сварку придумали в 1882 году. Это сделал Николай Николаевич Бенардос. Именно он считается автором дуговой сварки, в основе которой лежит применение угольного электрода. Дуга Бенардоса горела между угольным электродом и металлом, который сваривается. В роли присадочного прутка использовалась стальная проволока. При этом в качестве источника электроэнергии применялись аккумуляторы.
Впоследствии Бенардос придумал и другие методы сварки:
- дугой, которая горит между двумя электродами;
- в среде защитного газа;
- с применением клещей.
Роль открытия электрической дуги
В начале девятнадцатого века профессор физики Петров открыл и описал электрическую дугу. Это позволило внести значительный вклад в последующее развитие науки и техники. Впоследствии открытие Петрова нашло практическое применение, включая электродуговую сварку и электрическую пайку металлов.
Как сварочное дело развивается сегодня
Сегодня традиционный сварочный аппарат сменили лазерные методы, которым предрекают большое будущее. Вместо сварщиков работы будут выполнять роботы. К тому же придуман прибор, который обеспечивает автоматическую подачу присадочного материала в область шва. Устройство позволяет точно регулировать луч, который плавит металл.
Еще одним направлением развития способов соединения металлов с помощью высоких температур считается применение оптико-волоконных материалов. Это дает возможность увеличить КПД силового оборудования – в частности, генераторов и преобразователей. Понемногу удастся наращивать мощность выходного тока. Сегодня максимальный параметр составляет 6 киловатт, но постепенно его планируется увеличить до 25 и даже больше.
Понемногу лазерная технология сможет вытеснить газовую сварку. Будут созданы гибкие модули, применять которые удастся при любой погоде. Также будет уменьшаться трудоемкость технологических процессов, и создаваться новые способы контроля качества.
Технология сварки была придумана достаточно давно и за время своего существования претерпела много изменений. Сегодня на смену традиционным методам все чаще приходят лазерные технологии, которые позволяют получать максимально качественные результаты.
О заклёпках и сварке. История технологий.
Представьте себе мир без сварки. Уже строятся металлические корабли, котлы, цистерны. Да много чего металлического. А сварки не существует. Как скрепляли друг с другом металлические листы? Склёпывали. А теперь представьте, какой это был геморрой (или головная боль - кому что ближе).
Сначала нужно насверлить или пробить отверстия в листах металла (для этого и пробойник специальный изобрели). Причём так, чтобы они микрон в микрон совпадали друг с другом. Ведь заклёпка должна полностью заполнить отверстие. Уже задачка, да? Эта задача решалась тоже весьма хлопотным путём - сначала пробивались отверстия мЕньшего, чем необходимо, диаметра, потом листы стягивались болтами и отверстия рассверливались до нужного диаметра. Каждое.
Потом в эти отверстия нужно забить заклёпки. Сначала специальный человек в специальной жаровне греет их до нужной температуры (нельзя ни перегреть, ни недогреть). Потом заклёпку быстро-быстро пока не остыла толкают в отверстие и расклёпывают. КАЖДУЮ! Дорого, долго, трудно. Примерно так.
Таким образом склепали, например, Титаник. Больше трёх миллионов заклёпок потратили. Как вам цифирка? Вот так его строили.
И вот, что получилось.
А теперь о сварке.
1802 год — В. В. Петров открыл явление вольтовой электрической дуги и указал, что появляющийся «белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются, и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может».
1803 год — В. В. Петров опубликовал книгу «Известия о гальвани-вольтовых опытах…», где описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность её применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов.
1882 год — Н. Н. Бенардос изобрёл электрическую сварку с применением угольных электродов, которую запатентовал в Германии, Франции, России, Италии, Англии, США и других странах, назвав свой метод «электрогефестом».
1888 год — Н. Г. Славянов впервые в мире применил на практике дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины.
1893 год — На Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки под слоем толчёного стекла.
1905 год — В. Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трёхфазную дугу для сварки металлов.
1932 год — К. К. Хреновым впервые в мире в Советском Союзе осуществлена дуговая сварка под водой[2].
1939 год — Е. О. Патоном разработаны технология автоматической сварки под флюсом, сварочные флюсы и головки для автоматической сварки, электросварные башни танков, электросварной мост.
Представляете, насколько масштабную революцию в промышленности совершили эти люди?
Несмотря на пару экзотических фамилий, все они - российские инженеры. Чёрт возьми, мне приятно было узнать об этом!
И применили электросварку впервые в мире тоже в России на Куваевской мануфактуре. Вообще-то, это предприятие гнало текстиль. Но в 1886 году здесь при изготовлении варочных кубов из листового железа впервые в промышленных целях была применена электросварка, изобретённая Н. Н. Бенардосом.
Разумеется, электросварка не сразу решила все проблемы. Например, еще во время Второй Мировой танковые корпуса и башни отливали или клепали. Вот, пожалуйста, американский танк М3.
И, чтобы закруглить тему - о газовой сварке.
Предок газосварочного аппарата - горелка Бунзена. Она была впервые описана в публикациях Роберта Бунзена в соавторстве с английским химиком Генри Роскоу[en] в 1857 году. В своей автобиографии Роскоу утверждает, что горелка была основана на прототипе, использовавшемся в Королевском химическом колледже[en] и привезённом им из Англии в Германию[1].
Однако, эта штука давала низкотемпературное пламя и её маленьким огоньком пользовались ювелиры, медики, химики и т.д. Промышленной ценности она не имела. И только через полвека придумали, как из маленького факела раздуть яростное пламя газосварки, способной резать и сваривать железо и сталь.
Первую ацетилено-кислородную сварочную горелку сконструировали французские инженеры Эдмон Фуше и Шарль Пикар, которые получили на нее патент Германии в 1903 году. Предложенные ими конструкции газосварочных горелок принципиально почти не изменились до настоящего времени.
Промышленные предприятия начали применение ацетилено-кислородной сварки с 1906 года, когда появились достаточно надежные конструкции ацетиленовых генераторов.
Ну чё, тоже молодцы ребята! Но наши были первыми. )))
Однако, и заклёпки ныне не забыты. Но это уже другая история, связанная с особенностями условий использования клёпанных изделий. Тем не менее, в большинстве случаев сварка успешно заменила клёпку, существенно облегчила и удешевила процесс изготовления многих и многих металлических изделий.
Материал взят, в основном, из Википедии. Ну и ещё кой-где по мелочам.
Заклепочное соединение в сравнение со сваркой - высокоресурсное и живучее соединение.
Ресурс на сварке тоже можно получить. Используя, например, только определенные соединения - избегать Т-образных и особенно Г-образных швов, заменяя их на соединения в нахлест. Корпуса строительной техники так любят варить. Поглядите - увидите.
Заклепочный шов сам по себе более живуч. При ослаблении шва заклепки начинают крутиться в отверстии, от этого на обшивке самолета появляется алюминиевая грязь, и ее хорошо видно. Потом начинают лопаться перемычки, одна, вторая, и это тоже видно. Можно заклепки подтянуть, можно заменить, можно заменить и одновременно приклепать усиливающую накладку.
Главное: одна трещина в сварном шве - это почти всегда почти полная потеря несущей способности, а одна трещина в заклепочном шве - ничто, досадная мелочь и время на принятие решения.
А как делали корпус водонепроницаемым в месте стыка пластин при сборе на клепках? Это корабль и там давление забортной воды.
В свое время мне довелось поработать несколько недель клепальщиком и сварщиком на одной из Королевских верфей, там я и научился кое-чему, чего, думаю, не найти в учебниках. Хотя вогнать пятисантиметровую заклепку в броневую плиту палубы корабля пневматическим молотком - тяжелая и шумная работа, это на удивление интересно, и большинство видов клепки, на мой взгляд, в некотором смысле столь же привлекательно, как и игра в гольф, с той лишь разницей, что клепка более полезна. Элементы спорта содержались, кроме того, и в контроле качества заклепок. В то время нам платили по числу поставленных заклепок, однако за каждую забракованную контролером заклепку, которую нужно было высверлить и заменить новой, вычитали в пятикратном размере.
Конечно, нельзя сказать, что клепальщики работали в раю, но что касается сварки, то она определенно была похожа на ад. Сварка может быть достаточно любопытным занятием в течение часа или двух (осмелюсь предположить, что на такие сроки любопытным может быть и ад), но по прошествии этого времени следить за шипящей и мерцающей дугой и струйкой стекающего расплавленного металла становится невыносимо скучно, и скуку не особенно развеивают искры и капельки металла, вдруг оказавшиеся у вас за шиворотом или в башмаках. Уже через несколько дней проклинаешь эту работу, и чувство скуки утверждается настолько прочно, что становится очень трудным сосредоточиться и сделать удовлетворительный шов.
Автор, ответь, знаешь ли ты, что такое микрон? И какими приборами измеряли такую точность во времена Титаника?
Читайте также: