Изобретатель способа литья металла используемого до сих пор укажите фамилию

Место литья металлов в истории.

Дорогие друзья, сегодняшние и будущие клиенты нашей компании и просто случайные посетители нашего сайта! Мы начинаем публикацию серии статей о литье – одной из основных, важнейших и интереснейших технологий, применяющихся для создания самых разнообразных изделий уже много веков и по сей день.

Статьи о литье коснутся места литья в истории и современной промышленности, затронут основные способы литья, применяемые в современном сувенирном и ювелирном производстве, дадут представление о процессе, как таковом и о том, что необходимо для получения от него ожидаемых результатов. Будут рассмотрены все основные, возникающие в процессе литья виды брака и способы их предупреждения.

Итак, статья первая. МЕСТО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ В ИСТОРИИ.

Металлургия — область науки и техники, охватывающая процессы получения металлов . а также процессы, связанные с изменением (химического состава, структуры и) свойств металлических сплавов.

Из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком. Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом. В виду того, что медь — мягкий металл, медь в древности не смогла вытеснить каменные орудия труда. Лишь когда человек научился плавить медь и изобрел бронзу (сплав меди с оловом), металл заменил камень. Широкое использование меди началось в IV тысячелетии до н. э.

В древности для обработки скальной породы её нагревали на костре и быстро охлаждали, причём порода растрескивалась. Уже в этих условиях были возможны процессы восстановления. В дальнейшем восстановление вели в кострах с большим количеством угля и с вдуванием воздуха посредством труб и мехов. Костры окружали стенками, которые постепенно повышались, что привело к созданию шахтной печи. Позднее методы восстановления уступили место окислительной плавке сульфидных медных руд с получением промежуточных продуктов — штейна (сплава сульфидов), в котором концентрируется медь, и шлака (сплава окислов).

Медь как художественный материал используется с медного века (украшения, скульптура, утварь, посуда).

Медь — это один из первых металлов, которые человек стал применять для технических целей. Периоды использования меди и бронзы ознаменовали целые эпохи культурного развития человечества под названием медный век и бронзовый век.

Медный век — это переходный период от неолита к бронзовому веку. Впервые начинают появляться металлические изделия из меди, хотя продолжают преобладать ещё каменные орудия. На Ближнем Востоке (в Южном Иране, Турции, Месопотамии) медные и затем бронзовые изделия появились в 4-м тысячелетии до н. э., в Европе — в 3—2-м тысячелетиях до н. э.

Копи царя Соломона — медные.

До тех пор пока люди не научились использовать железо, цветные металлы и их сплавы были основным материалом для изготовления вооружения, орудий труда, инструментов, предметов домашнего обихода и, естественно, украшений.

Главными металлургическими технологиями были литейные: искусство обработки жидкого металла позволяло получать уникальные бронзовые изделия и бытовые предметы. Именно в эту эпоху появились вещи, сопровождающие человека в его повседневном существовании, и инструменты, являющиеся символами основных технических профессий. Это время получило название бронзового века.

Самая крупная из известных в древности металлических статуй – «Колосс Родосский» – входила в число семи чудес света.

Первые в России медеплавильные производства были созданы, по-видимому, в XIII в. Из документов известно, что еще в 1213г. недалеко от Архангельска было найдено Цильменское месторождение медной руды.

В 1479 году в Москве уже существовала «пушечная изба» и делались бронзовые пушки разных калибров.

В XVI — XVII веках Россия испытывала острую нужду в металлах и особенно в меди. «Для сыску медныя руды» русские умельцы отправлялись на север, за Волгу, на Урал. В 1652 году казанский воевода доносил царю: «Медныя руды. сыскано много и заводы.. к медному делу заводим». И действительно заводили. Известно, что за 12 лет, начиная с 1652 года, «в присылке было из Казани к Москве чистыя меди 4641 пуд 6 гривенок».

Но металла все равно не хватало. Не случайно Ломоносов писал, что металлы «. до трудов Петровых почти все получаемы были от окрестных народов, так что и военное оружие иногда у самих неприятелей нужда заставляла перекупать через другие руки дорогою ценой».

Петр I многое сделал для развития русской металлургии. К концу его царствования (в 1724 году) только на Урале было 11 плавильных и 4 «переплавных» печей, выпускавших медь. Началась добыча цветных металлов и на Алтае. А в 1760 году в России было уже больше 50 медеплавильных заводов. Ежегодная выплавка меди достигла 180 тысяч пудов, или около 3 тысяч тонн. К середине XIX века она еще удвоилась. В это время производство меди было сосредоточено в основном на Урале, Кавказе и в Казахстане.

Петр I не раз высказывал мысль о необходимости замены серебряной разменной монеты на медную. При его жизни этот переход и был осуществлен. В 1700 году появились медные «деньга» – 1/2 копейки, «полушка» – 1/4 копейки и «полуполушка» – 1/8 копейки. Первая медная копейка отчеканена в 1704 году.

Какой металл можно назвать локомотивом металлургии? Какую роль сыграли женщины в развитии металлургии? Какие изделия из металла производились в первую очередь? При изготовлении каких предметов шлифовали свое искусство и развивали профессиональные навыки древние мастера? Оказывается, в течение нескольких тысячелетий главной движущей силой развития металлургии являлось ювелирное дело. Если же рассматривать историю металлургии, то легко убедиться в неукоснительном выполнении правила, согласно которому передовые технологии сначала внедряются в ювелирном деле, потом совершенствуются в военной сфере, затем осваивают предметы быта и орудия труда и лишь в последнюю очередь применяются в строительстве.

Первыми металлическими изделиями были украшения, а самым «технологичным» металлом для их изготовления – золото. Оно стало первым металлом, который научились обрабатывать холодной ковкой, паять и полировать, из которого стали получать проволоку и отливать изделия.

Золото впервые подвергли рафинированию, к нему впервые были применены технологии гидрометаллургии и металлотермической обработки.

В древнеегипетских и шумерских текстах часто находят упоминания о разновидностях употреблявшегося в древности золота. Усматривалось различие в его происхождении: «речное», «горное», «скалистое», «золото в камне», а также по цвету. Цвет нерафинированного золота зависит от его природных примесей – меди, серебра, мышьяка, олова, железа и прочих.

Технология очистки золота от примесей была изобретена шумерами в начале 3-го тысячелетия до н. э. Ее описание содержится в рукописях библиотеки ассирийского царя Ашшурбанипала. Согласно этой технологии золото плавили вместе со свинцом, оловом, солью и ячменными отрубями в специальных горшках из глины, смешанной с костной золой. Образующийся шлак впитывался пористыми стенками горшка, а на его дне оставался очищенный сплав золота с серебром. Таким образом, из золота удалялись все примеси, кроме серебра. В одной из рукописей библиотеки Ашшурбанипала содержится гимн богу огня Гибилю: «О, Гибиль, ты расплавляешь медь и свинец, ты очищаешь золото и серебро. ».

Становление металлургии у всех народов в основном шло классическим путем: камень — медь — бронза — железо. Итак, само по себе литьё, как метод изготовления различных орудий и украшений применяется с момента открытия самородных металлов и, как следствие, появления металлургии. А именно с 6-го тысячелетия до нашей эры, то есть уже на протяжении более 8 тысяч лет, с тех пор, как начали добывать самородную медь.

Автор статьи: Иван Скворцов.

Основатель и генеральный директор производственной компании 3D Avtozavod.

Источник

Изобретатель способа литья металла используемого до сих пор укажите фамилию

Выдающийся русский ученый и талантливый изобретатель дуговой электросварки металлическим электродом Николай Гаврилович Славянов был одним из пионеров электротехники в России и своим величайшим изобретением, обогатив человечество, навсегда вошел в историю науки и техники в нашей стране и во всем мире.

Родоначальники дуговой ставки. Электродуговая сварка, без которой сегодня немыслимо создание металлических конструкций на земле, под водой и в космосе и которая способствовала развитию электрометаллургии, родилась в XIX веке. История изобретения и развития электродуговой сварки металлов связана с именами наших соотечественников – русских ученых и изобретателей. И среди них первым стоит имя Василия Владимировича Петрова (1761 — 1834) – академика Санкт-Петербургской Медико-Хирургической Академии, первого русского электротехника. Весной 1802 года «в присутствии медицинской коллегии и многих знаменитых особ» он публично продемонстрировал явление электрического разряда в виде электрической дуги и указал на возможность практического применения электрической дуги в качестве источника освещения, а также для плавки и сварки металлов [27].

Первым открытие академика В.В. Петрова – электрическую дугу для дуговой электросварки металлов – использо­вал выдающийся русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос (1842 1905). В 1886 году Департамент торговли и мануфактур ему выдал десятилетнюю российскую привилегию за № 11982 на «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока» с использованием угольного электрода. Свое детище изобретатель назвал «электрогефестом». Изобретение Н.Н. Бенардоса было запатентовано в ряде стран Западной Европы и США [13]. Изобретением Бенардоса воспользовались многочисленные зарубежные предприниматели, а также некоторые российские предприятия. Однако практическое применение электрогефеста выявило его серьезные недостатки. Для соединения металлов Бенардос использовал угольный электрод, источником питания тока служила громоздкая аккумуляторная батарея. Процесс сварки протекал следующим образом: в правой руке сварщик держал угольный электрод и с его помощью зажигал дугу, а левой продвигал в пламя проволоку (присадку), которая, расплавляясь вместе со свариваемым металлом, образовывала сварной шов. Основными недостатками изобретения были: опасность порчи металла под влиянием высокой температуры угольного электрода и сильное обуглероживание металла в месте сварки за счет угольных частиц, попадающих в расплавленный металл от накаленного до высокой температуры угольного стержня [29].

Способ дуговой электросварки Бенардоса получил дальнейшее развитие в работах другого талантливого русского изобретателя, горного инженера Николая Гавриловича Славянова (1854 — 1897) [26]. С его именем связаны изобретения электродуговой сварки плавящимся электродом, создание полуавтомата для электродуговой сварки и сварочного генератора, а также создание способа электрического уплотнения металлических отливок. В 1890−1891 гг. Н.Г. Славянов запатентовал способ «Электрическая отливка металлов» и регулятор длины дуги – «электроплавильник» во Франции, Германии, Англии, Австро-Венгрии, Бельгии и других странах. В августе 1891 года ему была выдана привилегия за № 8748 и в России. Сообщение о способе Славянова Н.Н. Бенардос встретил «в штыки». Он категорически отрицал самостоятельность изобретения уральского инженера-изобретателя и писал в письме в Русское техническое общество: «Я утверждаю, что первенство в применении электродов из всевозможных проводящих веществ, в том числе и металлического стержня, в обработке металлов принадлежит мне». Спор двух ученых затянулся на годы. Н.Г. Славянов признавал за Бенардосом первенство в электрической обработке металлов, но, в свою очередь, доказывал, что способ электрической отливки металлов – не модернизация работ Бенардоса, а совершенно независимое изобретение. Славянов предложил, разработал, внедрил производство новое техническое решение соединения металлов – электрическую отливку металлов.

В 1892 году на IV Электрической выставке в Петербурге оба изобретателя получили за демонстрацию своих изобретений золотые медали. А в 1893 году на Всемирной Электрической выставке в Чикаго Н.Г. Славянов был награжден медалью и дипломом за изобретенный им способ «Электрическая отливка металлов». В качестве экспоната Николай Гаврилович демонстрировал свой знаменитый «стакан», стенки которого были сварены из различных чер­ных и цветных металлов. Этим уникальным экспонатом изобретатель убедительно доказал возможность соединения разнородных металлов при помощи способа электрической отливки металлов [14].В 1895 году «Русское товарищество электрической обработки металлов» приобрело в собственность права на изобретения Н.Н. Бенардоса и Н.Г. Славянова, самостоятельность существования которых была рассмотрена и признана видными русскими учеными, выступившими в споре изобретателей в качестве независимых экспертов [12]. И, наконец, в 1900 году Русское техническое общество экспонировало оба изобретения на Всемирной выставке в Париже, где они были удостоены золотых медалей [6].

Видный электротехник Михаил Андреевич Шателен (1866 — 1957) писал: «Ни Н.Г. Славянов, ни Н.Г. Бенардос не дожили до триумфа своих изобретений. Их имена в истории электродуги и ее применения стоят в одном ряду с именами Петрова, Яблочкова, Чикалева и др. Электрическая дуга, как физическое явление, была открыта русским ученым. Русским же изобретателям принадлежит честь первых применений ее для широких промышленных целей» [30].

Жизнь и творчество Н.Г. Славянова. Николай Гаврилович происходил из старинной обедневшей дворянской семьи, отличившейся в основном ратными делами. Он родился 5 мая (23 апреля) 1854 г. в имении отца, отставного штабс-капитана и записан в метрической книге под № 26 Никольской церкви села Никольское (Ново-Дубовое), Задонского уезда, Воронежской губернии (ныне Липецкой обл.) [13]. В семье было много детей, которым отец – Гавриил Николаевич и мать — Софья Алексеевна стремились дать хорошее воспитание и образование. В доме имелась большая библиотека, выписывались периодические журналы. На втором этаже родительского дома располагалась музыкальная комната, где семья Славяновых музицировала, всех детей учили играть на различных музыкальных инструментах. В 1868 г. в возрасте 43 лет отец умер после тяжелого заболевания крупозным воспалением легких. Небольшое имение село Никольское пришлось продать, чтобы дети могли получить образование [7].

Николай, будучи первенцем в семье, где кроме него было еще десять детей (семь мальчиков и три девочки), с детства отличался слабым здоровьем, но это не помешало ему, следуя семейным традициям, поступить в возрасте восьми лет в Воронежский кадетский корпус. Однако на предпоследнем курсе он круто изменил свою судьбу – перешел в выпускной класс Воронежской гимназии и в 1872 г. окончил ее с золотой медалью [12]. В том же 1872 году Н.Г. Славянов подал прошение директору Петербургского горного института с просьбой допустить его к приемным испытаниям, успешно выдержал их и был принят в число студентов старейшего горнотехнического учебного заведения России. В годы учебы в институте проявились его незаурядные способности, неутомимое трудолюбие, настойчивость. Студенческие работы Славянова, как правило, отличались глубиной и оригинальностью решений поставленных задач и неоднократно отмечались похвальными отзывами. Будучи студентом, он разработал интересный проект паровой машины, в котором проявилась его склонность к изобретательству. В студенческие годы, не имея возможности получать из дома средства для существования, он жил на стипендию и частные уроки. Время, остававшееся от институтских занятий и уроков Николай Гаврилович посвящал музыке, и, несмотря на скудность своего материального положения, брал напрокат пианино. В 1877 году, несмотря на участие в студенческих волнениях и «гатчинскую ссылку» — так Славянов называл пребывание в Гатчине, где скрывался от полиции — он завершает учебу и в числе лучших выпускников Горного института получает звание горного инженера 1-ого разряда по специальности «металлург».

По окончании института молодой специалист приказом по Горному ведомству от 24 июля 1877 года был направлен в распоряжение Главного начальника Уральских заводов и поступил на службу для прохождения практических занятий на Боткинский казенный горный завод – один из старейших и передовых русских «железоделательных» заводов Урала и России. На заводе уже в первой половине XIX века широко применялся новый тогда пудлинговый способ получения стали. В 1863 году здесь впервые было освоено производство стали в конвертерах с кислородной продувкой. В период работы Н.Г. Славянова на Боткинском заводе последний являлся основным поставщиком железа и металлических изделий для армии и флота и представлял собой сравнительно крупное железоделательное, сталелитейное, судостроительное предприятие, которому предстояло освоить также и выпуск паровозов [13]. Молодой горный инженер проработал на заводе четыре года и прошел путь от практиканта до смотрителя механического и токарного цехов, а затем стал главным механиком завода, в ведении которого находилось все заводское оборудование. Это давало ему возможность непосредственно заниматься как ремонтом, так и усовершенствованием машин и механизмов всех цехов завода. В 1881 году приказом по Горному ведомству Славянов был направлен на частные Омутинские заводы на должность инженера. Это назначение Николай Гаврилович получил по настоятельным просьбам владельцев Омутинских заводов — братьев Пастуховых. Два года талантливый и энергичный инженер работал на Омутинских чугуноплавильных и железоделательных заводах в Вятской губернии. Не встретив со стороны хозяев поддержки в своих попытках усовершенство­вать производство, он подал прошение министру государственных имуществ о переводе в распоряжение Главного начальника Уральских заводов [2; 3].

В 1883 г. его приглашает служить на Пермские пушечные казенные заводы горный начальник этих заводов А.М. Афросимов, хорошо знавший Николая Гавриловича по совместной работе на Боткинском заводе. А.М. Афросимов в своем рапорте в Горный департамент пишет: «Его основательные познания по части математики и механики, его чрезвычайно серьезный и верный взгляд на дело, делают его особенно способным участвовать в разрешении технических вопросов и в выработке проектов, входящих в область орудийного и снарядного производств, что составляет необходимость для таких значительных специальных заводов, как Пермские пушечные. О весьма серьезном нап­равлении ума Славянова свидетельствует также и то, что он с особенной любовью изучает электротехнику и познания его в этом направлении принесут заводу большую пользу при предполагаемом освещении электричеством механических фабрик Пермских заводов» [9]. В декабре 1883 года Н.Г. Славянов получил назначение на Пермские казенные пушечные заводы на ответственную должность управителя орудийных и механических цехов. Через пять лет в ноябре 1888 года он становится помощником горного начальника, а затем с июля 1891 года и до конца своей жизни (18 октября 1897 г.) состоит в должности горного начальника (директора) Пермских заводов.

Пермские казенные пушечные заводы, история которых началась еще в XVIII веке, были крупнейшими в России и принадлежали правительству. Заводы выполняли заказы Военного и Морского ведомств по изготовлению орудий и снарядов. По технической оснащенности и квалификации персонала это были передовые заводы. Здесь был построен крупнейший по тем временам 50-ти тонный паровой молот, производилась выплавка тигельной стали в регенеративных печах Симменса и мартеновской стали. Выпускались пушки, мортиры, разнообразные снаряды, в том числе бронебойные. Ввиду ограниченности этих заказов на заводах изготовляли также пароходы, паровые машины, паровые котлы для Волжского и Сибирского пароходств, различные заводские машины и механизмы для многих предприятий России [4]. Н.Г. Славянов начал свою работу на Пермских пушечных заводах в Мотовилихе с внедрения мартеновского производства. По его ходатайству Горный департамент направил на Пермские казенные заводы молодого специалиста А.Н. Износкова — строителя первых мартенов в Нижнем Новгороде и Воткинске. И в течение 1884 года оба инженера разработали проекты мартеновской печи и цеха, осуществили их строительство и ввод. Это был третий мартеновский цех в России и первый на Урале. Кроме того, молодые специалисты предложили использовать литую некованую сталь для производства бронебойных снарядов, до тех пор изготовлявшихся из закаленной стали. Военное ведомство, в поле зрения которого Славянов попал еще во время работы на Боткинском заводе, распорядилось после получения новых бронебойных снарядов провести сравнительные контрольные стрельбы по мишеням новыми снарядами и находившимися в производстве снарядами Круппа.

После успешных испытаний по предписанию Горного департамента от 22 апреля 1885 года Н.Г. Славянов был командирован в Бельгию и Германию для ознакомления с постановкой производства на заводах обществ Кокериля и Круппа в Руре и Бохуме. А также для знакомства с мировыми достижениями на Всемирной выставке в Антверпене и электрической выставке в Кенигсберге. Горный начальник Пермских пушечных заводов А.М. Афросимов, представляя свои соображения по поводу предполагаемой командировки Н.Г. Славянова за границу, писал Горному департаменту: «Я имею самое глубокое искреннее убеждение, что командирование Славянова за границу при его поистине замечательных способностях и даровитости, при глубокой его наблюдательности и основательности сторицею вознаградит расходы казны, сопряженные с его командированием, сохранив для службы этого замечательного инженера, которого я признаю одним из самых выдающихся русских горных инженеров». Время подтвердило правоту этих слов. В течение четырехмесячной командировки (с 28 мая по 28 сентября 1885 г.) Николай Гаврилович тщательно и подробно ознакомился с орудийным производством на заводах Круппа, освоил особенности металлургических процессов на заводах общества Кокериля и заводах Круппа. Для пользы приобщения к тонкостям промышленных технологий, он некоторое время работал на заводах Бельгии в качестве рабочего. За этот короткий период Славянов познакомился с экспонатами Всемирной выставки в Антверпене, но, пожалуй, самые яркие впечатления остались у него от электротехнической выставки в Кенигсберге. Николай Гаврилович постигал тонкости молодой электротехнической промышленности Европы [1, 13].

Еще до поездки за границу Славянов был знаком с электротехникой по литературе, опубликованной в России и за границей. По прибытии из командировки в Мотовилиху он — горный инженер, металлург по образованию, получивший в институте самые общие знания по электротехнике в курсе физики (в Горном институте электротехнику стали преподавать с 1896 года), принялся за самостоятельное изучение новой для него науки. Он понимал, что дальнейшее развитие заводов следует ориентировать на широкое применение достижений электротехники, которая в эти годы переживала период бурного развития. Предметом пристального изучения Славянова становится электричество, использование которого обещало значительно повысить технико-экономический уровень производства Пермских пушечных заводов. Все свое свободное время Н.Г. Славянов посвящает занятиям по электротехнике, учится рассчитывать и проектировать различные электротехнические устройства, машины и аппараты. Значительное время он уделяет также опытным работам по конструированию и изготовлению отдельных деталей и механизмов [13]. Дом, в котором живет Славянов с семьей, становится для него не только квартирой, но и опытной мастерской и лабораторией. Значительная часть дома была спроектирована и построена хозяином как научно-исследовательская металлургическая и электротехническая лаборатория. В результате Н.Г. Славянов принимается за самостоятельную разработку проекта электрического освещения завода, что, заметим, было не основным видом его деятельности.

В 1886 году он создаёт новые марки сталей, легированные хромом и никелем, для изготовления орудий бронебойных снарядов и других целей. Летом того же года успешно проводятся испытания изделий из новых сталей, причем «блистательная проба 6-дюймовых стальных снарядов Пермского завода производит большую сенсацию и Пермскому заводу разрешается готовить эти снаряды валовым путем». В мае следующего году эта работа была отмечена на Сибирско-Уральской научно-промышленной выставке в Екатеринбурге золотой медалью Уральского общества любителей естествознания и бронзовой медалью Императорского Русского технического общества. [3] В то же время Славянов у себя на дому развернул работы, связанные с созданием машин и необходимого оборудования для электрического освещения завода. Очень скоро свои проекты он воплотил в жизнь. И в том же 1886 году он раз­работал и построил на Пермских пушечных заводах две весьма крупные по тем временам динамо-машины постоянного тока., из которых одна (300 А, 60 В) с приводом от паровой машины мощностью 60 л.с. уже с 1887 года использовалась для освещения завода, а вторая (1000 А, 100 В) с приводом от паровой машины мощностью 150 л.с. использовалась как для освещения завода, так и в последующем для питания постов дуговой сварки.

Во всем мире до девяностых годов XIX века электричество не использовалось сколько-нибудь заметно для освещения заводских помещений. Главными причинами то­му были, с одной стороны, отсутствие простых и дешевых источников электроэнергии – аккумуляторных батарей и электрогенераторов – а с другой стороны, неизученность производственных характеристик и свойств постоянного и переменного тока. Поэтому пуск в 1887 году первой в Перми электростанции для заводских нужд, стал очень заметным, крупным достижением отечественной электротехники. [1]

В ходе проведения этих работ Н.Г. Славянов изобрел множество усовершенствований электроосветительной и энергетической аппаратуры – специальные регуляторы дуговых прожекторов, которые освещали и площади завода и подъездные железнодорожные пути, точные измерительные приборы, которые не считал нужным специально опи­сывать «по свойственной ему скромности», считая свое изобретение слишком ничтожным. Летом 1887 года в Екатеринбурге Мотовилихинский завод представил труды Н.Г. Славянова на Сибирско-Уральской научно-промышленной выставке: динамо-машины, дуговые фонари, электрические приборы, которые были отмечены большой серебряной медалью и свидетельством Министерства финансов «за усовершенствование и изобретение различных деталей динамоэлектрических машин и за очень хорошее качество измерительных приборов электрических машин» [3; Архив РАН ф. 585 on. 1. д. 26].

Но мировую известность Славянову принесли изобретения, связанные с практическим применением электричества в металлургическом и машиностроительном производствах. Дать заводу свет было лишь первым крупным шагом Славянова в пермский период его инженерной и изобретательской деятельности. Внимание изобретателя и ученого давно уже привлекала проблема электросварки. С введением в строй заводской электростанции творческие устремления Николая Гавриловича получили, наконец, прочную техническую базу для работы по практическому применению электрической дуги для нужд производства и привели Славянова к двум изобретениям: электрическая отливка металлов и электрическое уплотнение металли­ческих отливок.

Электрическая отливка металлов – вершина инженерного творчества Н.Г. Славянова. Первоначально Н.Г. Славянов был нацелен на поиск надежного способа заварки дефектов в отливках, который привел к тому, что с ноября 1888 года на Пермских заводах изобретатель стал применять на практике электрическую дугу для заливки небольших отливок, главным образом, для ремонта частей машин, для исправления брака при отливках и т.п. Видимо поэтому свой способ изобретатель назвал «электрической отливкой металлов» [23]. Под электрической отливкой Николай Гаврилович понимал дуговую электросварку металлическим электродом, электросварщика он называл «литейщиком», а цех, в котором велись работы – «электролитейной фабрикой». Под термином «сварка» понималась лишь сварка давлением или пластическая сварка без расплавления свариваемого металла.

К началу работ Н.Г. Славянова дуговая электросварка металлов, как отмечалось, была уже изобретена в 1886 году другим талантливым русским инженером – Николаем Николаевичем Бенардосом, разработавшим способ дуговой электросварки угольным электродом и добившимся практических результатов в её применении [23]. Славянов, заменив угольный электрод плавящимся металлическим, так повернул технологию сварки по способу Бенардоса на путь широкого практического применения в производстве, что этот способ сварки — «Электрическая отливка металлов» — стал передовым технологическим процессом обработки металлов на долгие годы.

Характеризуя свой способ, Николай Гаврилович отмечал, что электрическая отливка металлов «заключается главнейшим образом в наливании расплавленного электрическим током металла на поверхности металлической вещи, причем эта часть также более или менее расплавленная и соединяется (сливается) с наливаемым металлом в высшей степени совершенно. Металл обрабатываемой вещи и отливаемый металл могут быть одинаковые или различные. Отливаемым металлом служит металлический стержень, который вместе с тем и составляет один из электродов вольтовой дуги» [17; Архив РАН ф. 585 on. 1. д. 5].

Разрабатывая технологию сварки, Славянов использует приемы отливки металлов, известные ему как металлургу: защиту расплавленного металла жидким шлаком (битое стекло), легирование ферросплавами жидкого металла, подогрев верхней части затвердевшего жидкого металла [5]. Николай Гаврилович детальнейшим образом разрабатывает не только методику сварки, включая подсобные операции вплоть до способа изготовления электродов, коксовых и кварцевых формовочных плиток и т.п., но и проектирует все необходимое оборудование, вплоть до динамо-машин и электроизмерительных приборов. Все оборудование изготавливается на заводе под руководством и при непосред­ственном участии Славянова.

При разработке способа изобретатель столкнулся с чрезвычайно сложной по тому времени проблемой устойчивости дуги и её питания электрическим способом. Для поддержания дуги между изделием и металлическим электродом Николай Гаврилович сконструировал и построил специальный электрический регулятор-полуавтомат, который он назвал «плавильником». Полуавтомат подвешивался над местом сварки, постоянная длина дуги поддерживалась одним или двумя дифференциальными соленоидами, втягивающими железный сердечник и тем самым изменяющими длину дуги. При значительном сгорании электрода его подача производилась вручную посредствам маховичка, воздействующего на ведущие ролики [17; 23; Архив РАН ф. 585 on. 1. д. 10].

Имея электроплавильник, Николай Гаврилович отказался от применения батареи аккумуляторов для питания дуги и стал питать дугу непосредственно от динамо-машины. Для проведения работ необходимы были токи силой от 200 до 1000 А при напряжении 50−75В. Не имея на заводе подходящей машины, он решил использовать имеющуюся старую заводскую машину Эдисона и переконструировал её для надобностей электроплавки. Результаты оказались удовлетворительными, и машина эта долго работала на заводе, позволяя выполнять самые разнообразные работы, для которых Славянов применял свою электрическую отливку металлов [29].

От отдельных сварочных работ по своему способу в 1890 — 1891 гг. Н.Г. Славянов, ставший горным начальником Пермских заводов, перешел к широкому его применению, создав на Пермских пушечных заводах специальный электросварочный цех производственной площадью 200 кв.м, который он назвал «фабрикой электрической отливки». Все ремонтные сварочные работы, проводившиеся на электролитейной фабрике скрупулезно, с чертежами и пояснениями, актами проверки качества и фотографиями сваренных изделий, а также расчетами их стоимости фиксировались

Славяновым в обширнейшей ведомости о ремонтных работах. Так, например, сведения, опубликованные из этой ведомости в «Горном журнале» т. 1 за 1892 год свидетельствуют, что под руководством Н.Г. Славянова с 1890−1892г. были выполнены электросварочные работы 1631 изделия, общий вес которых составил около 17000 пудов. Было израсходовано 685 пудов электродов, расплавленных за 887 часов. Получено прибыли на сумму более 64 тысяч рублей [3; 23].

Новым способом электрической сварки Славянов успешно сваривал воедино несколько металлических предметов, исправлял неудачные поковки и отливки, приваривал к изделиям небольшие недостающие части. Среди исправленных изделий были зубчатые колеса, станины, гребные валы, церковные колокола и многое другое. Имеются сведения, что на стапелях Мотовилихинской верфи при постройке крупнейшего в России и Европе буксирного парохода «Редедя – князь Коссогский» в 1889 году под личным руководством Н.Г. Славянова сварщики Пермских заводов впервые применили в судостроении вместо клёпки сварку при соединении железных листов корпуса парохода. Этот способ Н.Г. Славянов применял также и на основном про­изводстве Пермских заводов, сваривая пушечные лафеты и пр. [17; Архив РАН ф. 585, on. 1. д. 15].

Только после тщательной проверки нового способа электросварки на производстве и убедившись в его практической пригодности Славянов заявляет своё изобретение в ряде европейских стран и в России. В 1890 — 1891 гг. надворный советник горный инженер Н.Г. Славянов получил на свое изобретение патенты за рубежом, а 13 августа 1891 года ему была выдана российская привилегия за №8748 на «Способ и аппараты для электрической отливки металлов» [17; Архив РАН ф. 585 on. 1. д. 11]. Для широкого применения на практике своего изобретения Н.Г. Славянов направляет в Горный департамент расписку, которой передает право безвозмездного использования изобретения всем заводам Горного ведомства России [9].

В том же 1891 году, он отправляет в «Горный журнал» большую статью «Электрическая отливка металлов», которая была опубликована в «Горном журнале» №1 за 1892 год. Далее, в частном Петербургском издательстве за свой счет изобретатель выпускает труд «Электрическая отливка металлов по способу Горного инженера Николая Славянова». Книга сразу же была замечена за границей и переведена на английский, немецкий и французский языки [17; Архив РАН ф. 585 on. 1. д. 8.]. После чего Славянов получает предложение еще раз издать книгу в России, в несколько переработанном виде. И в 1892 году выходит его новая книга «Электрическая отливка металлов. Руководство к установке и практическому применению ее», получившая ещё больший успех. Эта книга стала первой в мире монографией, руководством по дуговой сварке с подробной инструкцией сварщику. В 1929 году она была переиздана берлинским журналом «Сварочный вестник» [13].

Для популяризации своих трудов по электротехнике Н.Г. Славянов экспонирует свои изобретения и зачастую принимает личное участие в работах выставок. В 1892 году наряду с Н.Н. Бенардесом Н.Г. Славянов принимает участие в IV Электрической выставке, проводившейся в Петербурге и ставшей триумфом русских изобретателей дуговой электросварки металлов. На этой выставке оба изобретателя были награждены золотыми медалями Русского технического общества. Н.Н. Бенардос – «за удачное применение вольтовой дуги к спаиванию металлов и наплавлению одного металла на другой»; Н.Г. Славянов – «за удачное применение вольтовой дуги к производству металлических отливок и последующей их обработкой с целью изменения химического состава металла и улучшения его механических свойств» [8]. В этом же году большое количество деталей, сваренных по способу Славянова, экспонировалось на Электрической выставке в Москве.

В 1893 году Николай Гаврилович принял участие в крупнейшей в XIX веке Всемирной Электротехнической выставке в Чикаго. Подготавливая новую экспозицию для выставки, он придумал уникальный экспонат. Вопреки распространенному мнению американских специалистов о том, что дуговая электросварка непригодна для сварки цветных металлов, а также невозможно соединение цветных металлов с черными металлами, изобретатель изготавливает знаменитый «Славяновский стакан», в котором на сталь были наварены слои из бронзы, никеля, стали, чугуна, меди, особой колокольной бронзы, томпака, нейзильбера. Сделанный из этой многослойной заготовки пятикилограммовый стакан, высота которого составляла 210 мм, сразу же продемонстрировал возможность соединения всей гаммы технических металлов того времени. Экспонат вызвал восхищение современников и до сих пор является одним из самых убедительных свидетельств высочайшей квалификации Славянова и как ученого и как металлурга практика. Почетный диплом и медаль Всемирной выставки стали достойной оценкой изобретению [1; 14; Архив РАН ф. 585 on. 1. д. 27. Таким образом, в 1893 году в Чикаго состоялось признание и самое представительное знакомство американских и других зарубежных инженеров с запечатленным в металле изобретением Н.Г. Славянова «Электрическая отливка металлов».

В 1893 году Николай Гаврилович Славянов избирается в действительные члены Электротехнического общества. Энергичная работа Николай Гавриловича привела к тому, что к концу его жизни дуговая электросварка плавящимся электродом применялась во всем мире примерно на ста заводах, из них около десяти – в России. Только для предприятий Англии были закуплены более двух десятков «электроплавильников» Славянова [20; 29].

Изобретение способа «Электрическое уплотнение металлических отливок». Вторым крупным изобретением Н.Г. Славянова является способ электрического уплотнения металлических отливок, которому он придавал большое значение и создавал параллельно с изобретением «Электрическая отливка металлов». Изобретение способа электрического уплотнения решало исключительно важный вопрос о повышении качества и увеличения выхода годного металла из отливаемых слитков. Этот вопрос особенно остро встал в связи с получением Пермскими пушечными казенными заводами заказа на изготовление опытных образцом пушек со стальными стволами диаметром 6 и 11 дюймов, длиной 35 калибров. Для выполнения этого задания основной технической задачей являлось получение качественного слитка, так как при изготовлении больших стальных болванок мартеновским способом в них нередко находили пустоты и раковины, а в верхней части изделий, так называемую «прибыль», которая шла в отходы. Это происходило из-за неравномерности остывания слитка [13].

Анализируя данное явление, Славянов пришел к мысли о том, что верхнюю часть отливки необходимо поддерживать в нагретом состоянии, и тогда остывание металла пойдет снизу вверх. Для подогрева только что отлитых болванок он использовал мощность динамо-машины постоянного тока и с помощью вольтовой дуги уплотнил за пять часов три болванки – все оказались без пустот, раковин и «прибыли», кроме самого верхнего слоя [12].

Изобретение способа «Электрическое уплотнение металлических отливок» явилось результатом большой работы, проделанной Славяновым для улучшения качества стальных слитков, изготавливаемых Пермскими пушечными заводами. 13 августа 1891 года горный инженер надворный советник Н.Г. Славянов получил на способ электрического уплотнения металлических отливок русскую привилегию за № 8747, а в зарубежных странах – патенты [17].

Впервые краткое сообщение о своем изобретении Славянов сделал в 1892 году на общем собрании членов РТО. Изложив основной принцип изобретения, Николай Гаврилович указал, что пока этот способ применен на практике ещё в небольшом масштабе. Он продемонстрировал присутствующим образцы четырех малых болванок, из которых две неуплотненные были с дефектами – с пузырьками, а две другие – уплотненные, не имели никаких литейных пороков. Опыты в большом масштабе были произведены Славяновым в конце 1894 года, когда изобретатель, пользуясь угольным электродом, произвел уплотнение трёх слитков тигельной стали весом по 5 т и одного слитка мартеновской стали весом 12 т. Для уплотнения применялся ток от динамо-машины постоянного тока 800 А при напряжении 60 — 70 В, причем работа продолжалась все время, пока застывание стали не дошло до верха слитка.

15 апреля 1895 года ученый вновь выступил на собрании членов РТО с докладом «Об электрическом уплотнении металлических отливок, установленном практически в применении к стальным болванкам», в котором была детально рассмотрена технология электрического уплотнения слитков.

Доклад показал глубокие познания Славянова в металлургии, его умение увязывать теорию с практикой, экономически оценивать изобретения. В нем он классифицировал виды литейных пороков и рассмотрел причины их возникновения, причем подчеркнул «что единственною причиною неплотности литой стали (присутствие в ней различных пустот) можно считать преждевременное застывание верхней поверхности слитка».

По данным, сообщенным Н.Г. Славяновым, электрическое уплотнение значительно понижает стоимость металлических отливок наряду с достижением значительного снижения себестоимости металла, естественно, значительно увеличивает также и выпуск годной продукции, давая возможность, при тех же технических средствах завода, выпуска слитков с меньшими затратами [13; Архив РАН ф. 585 on. 1. д. 3]. Полученные результаты опытов, доказавших увеличение выхода годного металла, все же не удовлетворяли в полной мере изобретателя. По возвращении из Петербурга на завод Славянов продолжил работу в этой области и достиг значительных успехов. Разрезы крупных слитков из неуплотненной стали и уплотненной по методу Славянова экспонировались в 1896 г. на Всероссийской промышленно-художественной выставке в Нижнем Новгороде и обратили на себя внимание представителей металлургической промышленности. На этой же выставке также экспонировался способ электрической отливки металлов.

Для оценки возможности применения изобретений Николая Гавриловича Славянова к изготовлению орудий и снарядов Главное артиллерийское управление направило на Пермские заводы комиссию, в задачу которой входило изучение способов «Электрической отливки и электрического уплотнения». Результаты работы комиссии, изданные небольшим тиражом, сохранились в Архиве Военно-Морского флота (журнал № 1) и в Российской государственной библиотеке (журнал № 2). В указанных журналах представлены методика и результаты впервые проведенных подробных исследований свойств сварных соединений. При этом были выполнены сравнительные испытания на удар и растяжение на прессе образцов стали целых трех видов, соединенных отливкой и подвергнутых термообработке. Было установлено, что разрушение во многих случаях происходит «в частях, соседних с местом сплавления», что свойства отлитых образцов из мягкой стали выше, чем из твердой, и что проковка улучшает свойства «слитых предметов». Приведены акты о ремонте в 1892 году поврежденных частей артиллерийских орудий: стальной серьги 11-дюймового лафета системы Круппа и скобы от компрессора 9-ти дюймового мортирного станка. Осмотрев эти изделия в 1895 году, комиссия отмечает их пригод­ность [2; 17].

В заключении комиссия отметила, что заводы, арсеналы и мастерские военного ведомства могут применять способ Славянова для заводских работ, но при изготовлении артиллерийских изделий необходимо разрешение Артиллерийского Комитета. За сравнительно короткий период способ электрического уплотнения Славянова при активном участии его создателя получил широкое применение и, помимо Пермских пушечных заводов, использовался на Невском, Обуховском и Коломенском заводах, Товариществом Московского металлургического завода, на заводе торгового дома «Бенкендорф и К о » в Балаханах (Баку), на Александровском заводе Николаевской железной дороги, Одесскими мастерскими Юго-Западных железных дорог, на Черноморском механическом заводе в Екатеринбурге (Днепропетровск), на заводе Ю. Пинча в Германии, на заводах Кокериля в Бельгии и др. [2; 17].

Будучи горным начальником Пермских пушечных заводов, Н.Г. Славянов органично сочетал производственную деятельность с административной, инженерную и изобретательскую деятельность с научной. Обычно в его присутствии, а зачастую и при его непосредственном участии, осуществлялись все крупные сварочные работы. Последние пять лет жизни научная и инженерная деятельность поглотили все его внимание. Из-за продолжительных сварочных работ на открытом воздухе прогрессировал ревматизм, часто давала о себе знать сердечная астма. Ухудшалось и без того слабое от рождения здоровье. Однажды холодным осенним днем Славянов руководил большой сваркой, простудился и слег. 17 октября (5 октября) 1897 года в 10 часов утра Николай Гаврилович Славянов скончался от «разрыва сердца». Ему было 43 года. Так ушел из жизни талантливый инженер, яркий исследователь, блестящий ученый и изобретатель, статский советник горный начальник Пермских пушечных заводов.

Похороны Н.Г. Славянова вылились в демонстрацию признательности и любви к нему со стороны рабочих людей – в траурных мероприятиях приняли участие более 10 тысяч человек. Мастера завода приурочили к похоронам опробование орудий, и в день похорон в Перми гремел небывалый салют. Погребен Славянов был на почетном для христианина месте – в ограде Свято-Троицкой церкви в Мотовилихе. Рабочими электролитейного цеха на могиле Николая Гавриловича была установлена чугунная плита с надписью, выполненной с помощью наплавки: «Дорогому нашему начальнику и другу рабочих Николаю Гавриловичу Славянову, изобретателю электросварки, от благодарного русского народа» [13].

За свою государственную службу Славянов удостоился орденом Святого Станислава 3-й степени (1885 г.) и Святого Владимира 4-й степени (1897 г.). В некрологе видный русский электротехник М.А. Шателен писал: «Николай Гаврилович умер еще молодым сравнительно человеком, всего 43 лет, проработав всего 20 лет на поприще инженера. Но в этот срок он успел сделать столько для электротехники, что его имя никогда не забудется и наряду с име­нами Яблочкова и Петрова, будет составлять гордость рус­ской электротехники».

Использованная литература

1. Баньковский Л. Созидающее пламя. Пермь: Кн. изд- во, 1988.
2. Битинская Л.H. Н.Г. Славянов — выдающийся изобретатель в области сварки и электротехнологии //Развитие электродуговой сварки и резки металлов в СССР. — Киев. 1982. С. 49−50.
3. Битинская Л.Н., Кистерская Л.Д. Вековой юбилей изобретений Н.Г. Славянова //Юбилеи науки: ежегодник, 1988. — Киев, 1989. — С. 332 — 342.
4. Булаев Ю.А. Интервью с Генеральным директором АО «Мотовилихинские заводы» //Свароч. пр-во. 1994. № 6. С. 2−3.
5. Власова А.С. Собрание мемориальных предметов Н.Г. Славянова в коллекции Политехнического музея //Советский научно-технический музей: проблемы и перспективы: сб. науч. тр. Киев, 1990. — С. 102 — 105.
6. Очерк русских работ по электротехнике с 1800 по 1900 год: объясн. каталог экспонатов, выст. VI электротехн. Отд. Императ. Рус. Техн. о-ва /Всемир. выст. Париж. 1900. СПб., 1900. С. 111−116.
7. Гармонов И.В., Пантелеев И.Я., Славянов В.’Н. Николай Николаевич Славянов. 1878 — 1958. — М.: Наука, 1985.
8. Распределение наград между экспонентами IV Электрической Выставки. 1. Высшие награды-медали ИРТО… Горному инженеру Н.Г. Славянову // Электричество. 1892. — №№ 11−12(Июнь). — С. 145.
9. Кистерская Л.Д. К 100-летию изобретения Н.Г. Славянова (Обработка металлов дугой плавящегося электрода) //Очерки истории естествознания и техники. Киев, 1988. Вып. 34. — С. 91 — 97.
10. Лесневский А.А. Обзор IV-й Электрической выставки в С.-Петербурге. — Н. Новгород, 1892. — 6 с.
11. Награды экспонентам Сибирско-Уральской научнопромышленной выставки 1887 года в Екатеринбурге. — Екатеринбург, 1887 — С.6.
12. Николай Гаврилович Славянов (1854−1897): указ. лит. к 150-летию со для рождения /сост. В.Н. Шумилова; Пермская обл. унив. б-ка им. А.М. Горького. — Пермь, 2004. 108 с.: ил., портр.
13. Огиевецкий А.С., Радунский Л.Д. Николай Гаврилович Славянов (1854 — 1897). М.; JL: Госэнергоиздах, 1952. 180 с.
14. Отчет Генерального комиссара Русского отдела Всемирной Колумбовой выставки в Чикаго Камергера Высочайшего Двора П.И. Глуховского Г. Министру финансов… С.Ю. Витге. — СПб., 1895.
15. Возможное применение электрической отливки Н.Г. Славянова // Электричество. — 1893.- № 8. — 128 с.
16. Сидоров М. Основоположник металлургической сварки //Металлург. 1979. № 10. С. 44−45.
17. Славянов Н.Г. Труды и изобретения. Пермь: Кн. изд-во, 1988.
18. Славянов Н.Г. Электрическая отливка металлов горного инженера Николая Славянова. — СПб., 1891. — 35 с.
19. Славянов Н.Г. Электрическая отливка металлов. — М.: Машгиз, 1954.
20. Троицкий А.А. О современном положении дела электротехнической обработки металлов по способам Н.Н. Бенардоса и Н.Г. Славянова. СПб, 1895.
21. Тюрин В.Ф. Выдающийся русский инженер-металлург Н.Г. Славянов (к 125-летию со дня рождения) //Свароч. пр-во. 1979. № 5. С. 2 — 3.
22. Указатель Русского отдела /Всемирная Колумбова выставка 1893 года в Чикаго. — СПб., 1893.
23. Хренов К.К. Николай Гаврилович Славянов: 50-летие изобретения Славянова (1888−1938) //Автоген, дело. 1938. № 3. С. 5 — 8.
24. Хренов К.К. Николай Гаврилович Славянов (1854 — 1897)//Вестн. машиностроения. 1947. №12. С. 1 — 9.
25. Худяков П.К. Электрическая отливка металлов по способу горного инженера Н.Г. Славянова. — М., 1891.
26. Чеканов А.А. Николай Гаврилович Славянов, 1854 — 1897. М.: Наука, 1977. – 103 с.
27. Чеканов А.А. Родоначальники электросварки. М.: Учпедгиз, 1953.
28. Шарц А.К. Николай Гаврилович Славянов: Изобретатель электрической сварки // Шарц А.К. Уральские техники — изобретатели. — Молотов, 1950. — С. 41 — 49.
29. Шателен М.А. Николай Гаврилович Славянов (1854 — 1897) // Шателен М.А. Русские электротехники второй половины XIX века. — JL; М., 1949. — Гл. 9. — С. 259 — 272.
30. Шателен М.А. Русские электротехники XIX века. М.; Л.: Энергоиздат, 1955.

Подготовлено по:

Новичкова, Л.А. Инженерное наследие Н.Г. Славянова в фондах П олитехнического музея // Проблемы культурного наследия в области инженерной деятельности: сб.ст. – Вып.5. – М., 2007. – С.255 — 292. – Библиогр.: с.286−292.

Источник