книги / Научно-технические изобретения и проекты

Параллельное подключение динамо-машины, приводимой си­ лой пара или воды, создает электричество. Энергия накапливается в большой аккумуляторной батарее, состоящей из многих парал­ лельно подключенных групп последовательно включенных оди­ наковых ячеек. С помощью специального включающего устрой­ ства можно использовать различное количество последовательно соединенных аккумуляторов и тем самым регулировать напря­ жение во время работы. Благодаря применению нескольких групп одинаковых последовательно соединенных аккумуляторов в па­ раллельной схеме изменяют внутреннее сопротивление источника электричества и регулируют таким образом силу тока и тем самым температуру. Другим вспомогательным средством изменения силы тока является выбор длины дуги. В цепи тока могут быть, кроме того, включены переменные сопротивления.

Проф. Рюльман поясняет сказанное выше следующими приме­ рами: представим себе динамо-машину параллельного возбужде­ ния, дающую продолжительное время ток в 120 а при напряжении в 175 в. От полюсов электрической машины провода идут к акку­

котельных листа по 10 мм толщиной, концы положительного по­ люса сороковых ячеек из трех параллельно включенных групп соединены гибким кабелем с направляемым вручную держателем угольного электрода в виде однородного угольного стержня диа­ метром 25 мм, длиной около 250 мм. Если заостренным концом угольного стержня на долю секунды коснуться обрабатываемого изделия и сразу отвести угольный стержень, между металлом и углем возникнет дуга, которая выглядит через темное стекло, как пламя паяльной лампы. В том месте, где тупое острие дуги ка­ сается металла, он плавится как воск и становится легкотекучей жидкостью. Если действие слишком сильное и металл начинает кипеть, бурлить и испаряться, то вместо трех параллельно соеди­ ненных групп из 40 аккумуляторов берут только две или одну. Если желательно расплавить металл быстрее, подсоединяют еще четвертую или пятую группу. Если дуга часто гаснет, значит, она слишком узкая, тогда в каждой из параллельно соединенных групп берут большее число соединенных друг с другом обратной сторо­ ной ячеек. В качестве особых преимуществ способа Бенардоса при­ водят следующее:

Действие дуги, как и пламени паяльной лампы, местное, толь­ ко те металлические части нагреваются, которые должны плавить­ ся, а места близлежащие нагреваются от теплоотвода и излучения сравнительно немного Жидкий металл непосредственно после прекращения действия дуги опять застывает. Под действием дуги даже тугоплавкие металлы почти мгновенно становятся жидкими. Из этих двух точек зрения следует, что работа может продвигаться очень быстро. Далее: Металлические изделия не требуют никакой

223

предварительной обработки, так как при высоких напряжениях дугу можно получить и при толстом слое окислов на поверхности изделия. Под воздействием вольтовой дуги окислы быстро исче­ зают; незначительное оставшееся их количество превращается в шлак, если во флюс, содержащий глину, добавить немного песка, этот слой шлака защищает одновременно металл от воздействия кислорода из атмосферы при затвердевании.

Аппарат легко подвести к свариваемому изделию, вместо того, чтобы подводить последнее к аппарату. Отрицательный полюс мож­ но с помощью крюка установить где-либо, в то время как положи­ тельный полюс соединяют гибким кабелем со сварочным инстру­ ментом.

Определенные работы, например соединение металлических изделий неправильной формы, могут успешно выполняться лишь способом Бенардоса. Способ этот определенно имеет большое зна­ чение для ремонтных работ в больших мастерских, для крупных жестяных работ и для пайки свинцом.

Способ плавления требует мало вспомогательной аппаратуры, в то время как способ сварки нуждается в сложных механизмах и различной аппаратуре.

Важнейшее преимущество способа плавления — его неболь­ шая потребность в энергии. Как говорилось, при сварке речь идет об огромной интенсивности тока. Мы видали, что при сварке же­ лезных штанг необходимо, например, более 20 л. с. на кв. дюйм свариваемого материала. При больших сечениях и при лучше про­ водящих металлах, как, например, медь, интенсивность тока чрез­ вычайно большая.

Способ плавления, основанный на создании сильной дуги, тре­ бует в применяющихся аппаратах не более 30 л. с. Поэтому он превосходил бы способ сварки, если бы не страдал неустрани­ мым, органическим недостатком — невозможностью регулировать по желанию длину дуги и снижать ее чрезвычайно высокую тем­ пературу1.

О ПРИМЕНЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МАСТЕРСКИХ

(выборка из доклада)

Ф. Герц

Электрогефест был установлен в Рославльских мастерских нашей дороги и пущен в ход в ноябре 1888 г. Исправления по этому спо­ собу производятся настолько быстро, что наш колесный парк те­ перь почти освобожден от поврежденных колес. Необходимо ука­ зать, что некоторые серии наших паровозов имели колеса настоль-

1 Из книги Э. Фодора здесь приводятся лишь те места, где говорится о дуговой сварке по способу Н. Н. Бенардоса (см. работу [87]).

224

ко слабого типа, что мы были вынуждены изъять их из службы

а иногда даже и невозможен. Продажа этих колес в лом была толь­ ко вопросом времени.

В настоящее время исправление колес при помощи электрогефеста настолько у нас установилось, что уже ни одно колесо не исправляется иным способом. Благодаря электрогефесту все эти колеса, за исключением нескольких совершенно разломанных, приведены вполне в исправное состояние и после исправления служат очень удовлетворительно, уже не ломаясь так часто, как прежде. Кроме исправления колес специальностью электрогефеста сделалась сварка паровозных рам. Французские паровозы завода Шнейдера в Крезо, в особенности пассажирские, с ведущей осью впереди, имели рамы настолько слабые, что давали трещины, ко­ торые приходилось заваривать на горне и усиливать накладками, но и это помогало весьма мало — рамы ломались в только что сваренном месте, несмотря на накладки, и часто после весьма не­ значительного пробега.

Вследствие этого были заказаны новые рамы для всех двадцати имеющихся у нас пассажирских паровозов, по 8 руб. за 1 пуд, что составляет сумму около 30 000 руб. При выполнении заказа не были соблюдены предложенные технические условия, и поэтому рамы не смогли быть приняты.

Мы очутились в критическом положении и тогда-то решились обратиться к электрогефесту.

Внесколько дней были запаяны две рамы, причем мы, имея

ввиду недостаточную первоначальную прочность рам, усилили слабое место, увеличив наплавкою размеры их в вертикальном на­ правлении. Результаты получились прекрасные: ни одна из ис­ правленных рам не обнаружила до сих пор ни малейшего следа повреждения, несмотря на пробег, доходящий до 174 000 верст.

Затем исключительно при помощи электрогефеста мы чиним бронзовые золотники. Починка состоит в запайке трещин, особен­

но часто появляющихся в сложных золотниках системы Трика, в восьмиколесных паровозах Коломенского завода.

Теперь укажем еще на некоторые работы, которые могут быть произведены только при помощи электрогефеста и где он оказы­ вается, безусловно, выгодным,— это запайки различных предметов, исправление которых невозможно при обычных способах работ.

Нечего говорить, как жалко бывает бросать железные решетки, стоящие свыше 200 руб., из-за проедин (в простенках), которые часто являются в местах соприкосновения с цилиндрической частью котла, и из-за нескольких проедин в простенках между отверстия­ ми для труб.

В настоящее время мы начали исправлять такие решетки, заплавляя проедины и трещины, и теперь у нас есть несколько

225

паровозов с такими исправленными решетками, работающими по­ ка совершенно удовлетворительно.

Нам иногда случалось вместо испорченной нижней части ре­ шетки вставлять совершенно новые куски железа. В самое послед­ нее время мы наплавили заново нижние части боковых загибов у двух медных полурешеток; повреждение состояло из сквозной трещины, проходящей по линии заклепок. Эти полурешетки по­ ставлены на место; наплавленные места прекрасно выдержали клепку железными заклепками и оказались весьма мягкими и плас­ тичными.

Упомянув об исправлении крестовин, я закончу перечень наи­ более крупных работ, производимых электрогефестом; входить

вописание всех мелких работ нет никакой возможности, они так разнообразны и многочисленны, что в настоящее время мы не мо­ жем даже себе представить, как бы мы обошлись без помощи электрогефеста.

Кроме работ для своей дороги Рославльские мастерские ис­ полнили при помощи электрогефеста несколько починок для Ливенской, Динабурго-Витебской и Либаво-Роменской железных до­ рог. Исправлялись паровозные и вагонные колеса; исправления состояли в запайке трещин в ободах, спицах и ступицах, причем

внекоторых колесах уменьшались отверстия для осей наплавкой <шоя железа и пр.1

СПОСОБ РУССКОГО ОБЩЕСТВА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

В. Дерр

Речь идет о непосредственно применяемом электрическом токе для обработки металлов. В № 89 от 30 марта с. г.2 мы писали об этом чрезвычайно интересном предмете, оправдывающем себя из года в год и делающем честь своим изобретателям Бенардосу и Славянову, каждому в своей части. Обратимся подробнее к этим специфически русским изобретениям.

Бенардос получил свой первый патент в 1885 г. в Германии, затем во Франции, затем в 1886 г. в России и Италии; он работал на заводе общества «Электрогефест» и Русского электрического общества и суть его изобретения следующая: Бенардос образует вольтову дугу непосредственно между обрабатываемым предметом (который одновременно является электродом) и угольным стерж­ нем или другим токопроводящим телом, представляющим другой электрод. Таким образом, он не вводит обрабатываемое изделие в вольтову дугу, создаваемую между двумя различными электро­

1 Доклад Ф. Герца приводится в сокращенном виде (см. работу [16]). 2 Имеется в виду 1887 г.

226

дами, как Даун, и не заключает обрабатываемый металлический предмет в тигель, как Сименс; он превращает обрабатываемый предмет в электрод и в любом месте этого проводника он образует вольтову дугу с помощью другого электрода.

Этим способом Бенардос выполняет следующие работы: залив­ ку пустот (пузырьков) или трещин, резку предмета, соединение разбитых частей предмета или соединение различных тел из того же или разных металлов, пробивку отверстий и пр.; с помощью вольтовой дуги он вводит в железо и чугун углерод и изготовляет с его помощью сплавы; Бенардос паяет, плавит, отливает и сва­ ривает с помощью электричества.

К первому виду работы относится соединение двух или нес­ кольких металлических изделий в одно целое с помощью расплав­ ления поверхностей касания, с тем чтобы расплавленный металл образовал соединенные части целого, или добавление нового

охватывает все работы по заполнению пустого пространства или формы. Если форма из металла, она может образовать с объектом литья одно целое для облегчения последующей обработки. Металл формы нагревается лишь до температуры сварки, а затем произ­ водятся ковка, прокатка или обжатие.

Большинство из этих работ Бенардос выполнял уже в 1885 г.г а паял еще в 1881 г. в Париже свинец с целью изготовления акку­ муляторов. Обрабатываемое изделие, как правило,— положи­ тельный полюс. Обрабатывающий электрод имеет обычно форму прямого стержня. Угольные стержни или сплошные, как в дуговой лампе, или имеют по продольной оси металл либо сплав в виде прутка или порошка. В последнем случае иногда добавляют флюс.

‘Металлические электроды могут иметь форму конуса, круга, сектора или спирали. На практике оправдал себя в качестве об­ рабатывающего электрода окруженный металлическими стержня­ ми угольный штифт: вольтова дуга ведет себя очень спокойно и позволяет довольно равномерно оплавлять обрабатываемый объект, на который капает расплавленный металл с окружающих уголь стержней. При этом объект не надо подогревать, как при чисто угольном электроде; здесь получился бы только расплавленный, а не присоединенный слой. Эффективность вольтовой дуги при обоих металлических электродах не так велика, как между уголь­ ным и металлическим электродом, так как такая дуга развивает меньшую температуру, с ней легче работать, если она не очень короткая; при двух металлических электродах никогда не достиг­ нуть длины этой дуги. Бенардос при электродах из красной меди и угля при 100 в и 500 а получил дугу 7 см. Для закрепления и поддержки обрабатывающего электрода Бенардос использовал

227

электропаяльник, инструмент различных в зависимости от вида работ типов: как ручной, так и автоматический, последний, од­ нако, практичнее, но при двух металлических электродах нужно следить, чтобы они не припаялись друг к другу. Чтобы избежать этого, Бенардос вблизи места литья клал кусок угля, касался его металлическим стержнем паяльника, нагревал его и плавил металл стержня. Как только на угле собиралось достаточно расплавлен­ ного металла, Бенардос направлял дугу на объект; и работа мо­ жет быть продолжена. Обычно такие места подогреваются; если по какой-либо причине это невозможно, Бенардос начинает работу угольным электродом и переходит к металлическому стержню лишь тогда, когда расплавлено достаточно металла. При непре­ рывной работе металлическим электродом применяют два связан­ ных с разветвленным проводником паяльника. Один работает, а в другой вставляют стержень. При отливке металлических элек* тродов в неметаллическую форму Бенардос начинает работу не­ посредственно с металлическим стержнем и получает вольтову дугу от положительного угля на металлическом проводнике, кон­ тактирующем с отлитым в форму металлом, это обеспечивает массе время на выделение газовых пузырьков и шлака.

Здесь следует заметить, что Бенардос пришел к работе с метал­ лическим электродом позже, в последнее время, и путь к этому ему указала опасная конкуренция со Славяновым. Славянов с пользой применял свои металлургические знания и в литейной, в Мотивилихе, получал высоковольтные электрические токи еще при своих начальных работах. Способ уплотнения металлических отливок горного инженера Славянова состоит в нагреве только что отлитых объектов вольтовой дугой, предотвращающей осты­

части. При такой обработке можно по желанию: 1) добавлять ме­ талл в отливку; 2) сохранять отливку жидкой только в верхнем слое. В первом случае электрический ток должен протекать вблизи поверхности расплавленного металла через металлический стер­ жень, который, расплавляясь, подводит в отливку новый металл, в то время как во втором случае электрод может быть неметалли­ ческим (графит, уголь и пр.). В обоих случаях способ позволяет отливке постепенно остывать снизу. При спокойно, без кипения остывающем металле жидкий слой служит для заполнения полос­ тей и пустот, при быстро остывающих металлах верхний жидкий слой кроме заполнения пустот дает выход газам. Применение ки­ пящих при изготовлении металлов, особенно стали и железа, по­ зволяет получать без добавок (А1, 81) и без механического обжатия плотные отливки без пор, годные по всей высоте. Способ особенно пригоден для литья больших стальных слитков, для изделий, к ка­ честву которых предъявляются высокие требования. Верхняя часть слитка может быть совсем плоской, и он однороден по всей высоте.

228

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А-т. Русский Базен (Поучительная страничка из истории изобрете­ ний).— Новое время, 1895, № 6781, 14 (26) января, с. 3.

2.Ауэль. Сварка при помощи вольтовой дуги (Мастерские заводов Вестингауз в Петербурге).— Автоген, дело, 1913, № 3, с. 55—60.

3.Бенардос Я. Я. Проект Всероссийского памятника «Царь .-Колокольня»,

долженствующего быть сооруженным в г. Москве... с добавлением проек­ та способа починки, перевозки и поднятия «Царь-Колоколал / Сост. сов­ местно с М. Ф. Коровиным — Спб., 1890.— 16 с. с ил. и черт.— То же под заглавием : Исправление «Царь-Колокола» и сооружение в городе Москве Всероссийского памятника «Царь-Колокольни» ...— Спб., 1892.—► 16 с. с ил. и черт.

4.Бенардос Я. Я. Проект парохода, переходящего мели и обходящего раз­

8.Бочков В. Е. Новое о Н. Н. Бенардосе (К 90-летию со дня изобретения

электродуговой сварки).— Свароч. пр-во, 1972, № 10, с. 55—57.

9.Вознесенский А . М. Об электрическом паянии и наплавке металлов по

способу г. Бенардоса. — В кн.: Протоколы заседаний и тр. X совещ. съезда инженеров службы подвиж. состава и тяги рус. ж. д., собиравше­ гося в Москве в сент. 1887 г. М., 1888, с. 133—144.

10.Всероссийская художественно-промышленная выставка в Москве 1882 го­

да.— Всемир. иллюстрация, 1882, № 708, прил. № 12, с. 95.

11.Всероссийскаа художественно-промышленная выставка в Москве 1882 го­

да.— Всемир. иллюстрация, 1882, № 708, прил. № 23/24, с. 191.

12.Гавриленко А. Я. О применении электричества для нагревания металлов.—

Бюл. Политехи, о-ва, состоявшего при Моек. техн. училище, 1893/1894,

№ 6, дек., с. 13—20.

13.Гелъбак 71. Электрогефест Бенардоса.— Вести, опыт, физики и элементар* математики, 1887, 3-й семестр, № 1, 21 авг., с. И .

14. Геркен Л & Я. Способ Бенардоса электрической обработки металлов.—

Инженер, 1887, № 8/9, с. 386—387.

15.Геркен Л ., Копреев А. Электрическая обработка металлов по способам

Бенардоса и Славянова.— Инженер, 1896, 20, с. 104—ИЗ.

230

16.Герц Ф. И. О применении электричества в железнодорожных мастерс­ ких.— В кн.: Протоколы заседаний XV совещ. съезда инженеров службы подвиж. состава и тяги рус. ж. д., бывшего в С.-Петербурге в январе 1893 г. Спб., 1894, с. 99—118.

17.Глубоковский М. Н. Царь-колокол и проекты его возобновления.— Рус. обозрение, 1894, № 12, с. 867—893.

18.Голов Д._ А . Электрическое паяние или сварка металлов.— Мор. сб. 1891,

№ 2, отд. неоф., с. 151—160.

19.Головщиков К. Д. Род дворян Демидовых,— Ярославль, 1881,— 250 с.

20.Журналы заседаний VII очередного Юрьевецкого уездного земского со­ брания с И по 16 марта 1871 г.— Кострома, 1871.

21.Журналы заседаний VIII очередного Юрьевецкого уездного земского со­ брания с 6 по 12 марта 1872 г.— Кострома, 1872.

22.Журналы заседаний IX очередного Юрьевецкого уездного земского со­ брания с 8 по 14 марта 1873 г.— Кострома, 1873.

23.Замечательные случаи применения электросварки по способу Бенардоса.— Горнозавод. листок, 1888, № 3, 1 февр., с. 41.

24.Каменский Г . О. Свдривание и спаивание материалов помощью электри­

чества (электрогефест).— Зап. Киев. техн. о-ва, 1887, № 23, 15 дек.,

с. 474-475.

25.Каменский Г. О. Сваривание и спаивание металлов с помощью электри­ чества (электрогефест).— Инженер, 1888, № 1, с. 1—5.

26.Каменский Г. О. Дальнейшее развитие сваривания металлов с помощью электричества (электрогефест).— Инженер, 1890, № 2, с. 49—53.

27.Каталог изобретений Н. Н. Бенардоса, выставленных на IV Элек­ трической выставке.— Спб., 1892.— 15 с.

29.Кордес С. Э. Электрогефест. Опытная станция электрической обработки металлов по способу Н. Н. Бенардоса.— В кн.: Отчет Политехнического

30.Костромские губернские ведомости, 1882, № 93.

31.Лачинов Д . А* О способе Бенардоса электрического паяния металлов :

Сообщ.—Журн. Рус. физ.-хим. о-ва, 1887, 19, вып. 5, ч. физ., отд. 1,

с .180.

32.Лачинов Д. А. Электрическое паяние металлов по способу «электрогефест»— Электричество, 1887, № 7, апр. с. 64—66.

33.Мерчинг Г^ К . Спаивание металлов электричеством по способу Бенар­

доса (электрогефест).— Журн. М-ва путей сообщ., 1887, № 50, отд. 12,

с.443—52.

34.Никитин В . Я . Русское изобретение — электрическая дуговая сварка.—

М.: Госэнергоиздат', 1952.— 149 с.

35.Об избрании Н. Я. Бенардоса в члены Русского технического общества.— Зап. Рус. техн. о-ва, 1894, вып. 7, Прил., с. 107.

36.Огиевецкий А. С., Радунский Л . Д . Николай Николаевич Бенардос.—

М.; Л. : Госэнергоиздат, 1952.— 206 с.

37.О-н В. Электрическое спаивание и сваривание металлов по способу Бе­

нардоса.— Наука и жизнь, 1891, № 13, с. 198—199.

38.О прошении Н. Н. Бенардоса об исходатайствовавши у правительства пожизненной пенсии, ввиду расстроенного здоровья и отсутствия всяких средств к существованию. — Зап. Рус. техн. о-ва, 1902, № 12, с. 325— 326.

40.О реставрации Царь-колокола при помощи электрической сварки.— Рус. ведомости, 1893, 2 апр., № 88, с. 2.

41. Отчет Юрьевецкой земской управы за 1877 год.— Кострома, 1877.

42.Очерк работ русских по электротехнике с 1800 по 1900 год.— Спб., 1900.

— 129 с.

231

43. Пермяков А . И . Электрическое спаивание и сваривание по способу Беиардоса.— В кн.: Отчет Политехнического общества, состоящего при Мос­ ковском техническом училище, за 1887—1888 год. М., 1888, с. 28—29.

44.Петрашевский Л . О применении «Электрогефеста» в Воронежских паровоз­ ных мастерских,— В кн.: Протоколы заседаний XV совещ. съезда инже­ неров службы подвиж. состава и тяги рус. ж. д., бывшего в С.-Петербурге в январе 1893 гг. Спб., 1894, с. 119—123.

45.Применение электричества в железнодорожных мастерских.— Журн. М-ва путей сообщ., 1892, № 11/12, с. 161—189.

46.Приоритет II. Н. Бенардоса в применении действия теплоты электриче­

ской дуги к свариванию и спаиванию металлов.— Электричество, 1887,

№14/15, июль—авг., с. 156.

47.Распределение наград между экспонентами IV электрической выставки.— Электричество, 1892, № 11/12, июнь, с. 145—146.

48.Рейхель Н. А. Об электрическом покрывании судов медью по способу Бенардоса. Письмо в ред.— Электричество, 1894, № 6, март, с. 94.

51.Рюльман Р. Способ г-на Бенардоса электрического спаивания и сварива­ ния под названием «Электрогефест». Отчет. — Горн, журн., 1887, окт.,

с. 70 -81 .

52.Рюльман Р. Способ г. Бенардоса электрического спаивания и сваривания : Отчет.— Электричество, 1887, № 14/15, июль— август, с. 147—155.

53.Рюльман Р. Способ г. Бенардоса электрического спаивания и сваривания : Отчет.— В кн.: Протоколы заседаний и тр. X совещ. съезда инженеров

№ 1, с.

57.Славянов И . Г. Электрическая отливка металлов. Докл. в 1-м отд. Рус, техн. о-ва. — Зап. Рус. техн. о-ва, 1892, июль, с. 29—41.

58.Тийский. Электрогефест.— Нижегород. вестн. пароходства и пром-сти, 1887, № 8, июль, с. 66—67.

59.Троицкий А. А . О современном состоянии дела электрической обработки

металлов по способам Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова. Доклад.—

Электротехн. вестн., 1895, № 13/15, янв.— март, с. 38—51.

60.Троицкий А. А. О современном состоянии дела электрической обработ­ ки металлов по способам Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова. Доклад.— Электротехн. вестн., 1895, № 16/18, апр.— июнь, с. 87—97.

61.Троицкий А. А. Железная обсадочная труба, сваренная электрическим способом на заводе Мюллер и К0.— Электротехн. вестн., 1895, № 23,

с.125—159.

63. Указатель Первой электрической выставки в Москве 1892 г.— М., 1892.—

42с.

64.Указатель IV электрической выставки имп. Русского технического об­

щества 1892.— 4-е изд. С прил. плана выставки.— Спб., 1892.— 64 с.

65.Флоренсов В . Я. Речь при открытии IV электрической выставки.— Элек­ тричество, 1892, яив., с. 7—19.

232