Электрический нагрев. Изобретатели электросварки

«Рассказы о русском первенстве» — читайте интересные статьи из этой книги, с продолжениями! Вы узнаете о реальном вкладе русских ученых и изобретателей в развитие мировой  науки и техники.

Электричество является не только источником света. В руках человека электричество стало чрезвычайно мощным и в то же время послушным средством получения тепла.

Вернемся снова в лабораторию В. В. Петрова, где впервые вспыхнула электрическая дуга. Дуга Петрова принесла миру не только электрический свет, но и электрическое тепло. Это подчеркнул и сам Петров. Рассказывая о дуге, он писал, что при замене углей металлом «между ними является большее или меньшее яркое пламя, от которого сии металлы мгновенно расплавляются, сгорают пламенем какого-либо цвета». А когда в паре с угольным электродом взят железный, «является так же больше или меньше яркое пламя, и конец проволоки почти в мгновение ока краснеет, скоро расплавляется и начинает гореть с пламенем и разбрызгиванием весьма многих искр по различным направлениям». Так описывает Петров первую электрическую плавку металлов.

Работа, в которой он изложил результаты своих исследований, сохраняет значение и по наши дни. Все изложенное в ней целиком согласуется с современными представлениями о дуге как источнике тепла. Однако во времена Петрова о практическом применении дуги как источника тепла помышлять было рано.

Способность электричества порождать тепло заинтересовала и петербургского академика Э.Х.Ленца. В теорию электричества навсегда вошел установленный им в 1843 году закон эквивалентности тепловой и электрической энергии, которым пользуется каждый инженер и ученый, рассчитывая тепловое действие тока. Закон Ленца дает возможность, зная силу и напряжение тока, вычислить количество тепла, которое этот ток способен дать за определенный промежуток времени.

Работу Петрова продолжил полтавский изобретатель Николаи Николаевич Бенардос, также заинтересовавшийся способностью дуги давать тепло.

Бенардос работал в самых различных областях техники. Ему принадлежит более ста патентов. Он создавал двигатели, аккумуляторы, сельскохозяйственные машины, построил вездеходное судно. В 1882 году Бенардос прибавил к списку своих изобретений самое важное — «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока», названный им «электрогефест». Чтобы сплавить друг с другом железные листы, Бенардос присоединил их к одному полюсу динамо-машины, а провод от другого полюса отвел к угольному электроду. Когда изобретатель прикасался углем к стыку листов, между металлом и углем загоралась знакомая уже дуга Петрова. Взяв металлический стержень, Бенардос вводил его в пламя. В жаре дуги кромки стыка сплавлялись, а стержень, тая, как свечка, заваривал шов.

Способ Бонардоса вскоре получил практическое применение. В 1888 году электросваркой стали пользоваться в мастерских Орловско-Витебской железной дороги для исправления паровозных рам и колес. Впоследствии изобретение Бенардоса распространилось и за границей.

В течение нескольких лет Бенардос все более и более совершенствовал электросварку. Из описаний и чертежей его архива видно, что им изобретены, по существу, все основные способы дуговой электросварки: «Сварка в струе газа», «Сварка косвенно действующей дугой, горящей между двумя или несколькими электродами», «Магнитное управление сварочной дугой». Работал Бенардос и над проблемой дуговой резки на воздухе и под водой и над автоматизацией сварочного процесса.

В 1887—1890 годах горный инженер Н Г. Славянов внес существенные усовершенствования в электросварку. Он придал ей вид, значительно расширивший сферу ее применения. Славянов заменил угольный электрод металлическим. Этот электрод создавал дугу, и он же, расплавляясь, давал жидкий металл для наплавления шва. Работать сварщику стало проще, а шов к тому же получался еще прочнее. Принцип электросварки, изобретенный Славяновым и запатентованный им как «Способ электрической отливки металлов», в основном существует и поныне. Сам Славянов применил свой метод на пермских пушечных заводах, за три года проделав с помощью электросварки более полутора тысяч самых различных работ. Слава Славянова, как всемогущего исцелителя разрушенных металлических изделий, разнеслась повсюду.

Так трудами русских изобретателей была создана электросварка — новый метод обработки металлов теплом.

Электросварка — это великое русское изобретение — в наши дни уже, конечно, не та, какой она вышла из рук Бенардоса и Славянова. Советские инженеры и ученые многими замечательными работами способствовали совершенствованию и расцвету этого метода.

В СССР впервые возникла сварка на переменном токе, господствующем в электротехнике. В создании этого способа ведущую роль сыграли труды академиков В. А. Миткевича и В. П. Никитина. Сварочные трансформаторы, значительно более простые и дешевые, чем сварочные машины постоянного тока, обеспечили широчайшее применение электросварки в народном хозяйстве.

Большое значение имеют работы Героя Социалистического Труда академика Е. О.Патона, автоматизировавшего сварку. Изобретатель расположил электрод вдоль свариваемого шва. Дуга зажигается на конце электрода и по мepe расплавления его самостоятельно, без участия сварщика ползет вдоль шва. Устойчивость горения дуги и ее высокая температура обеспечиваются применением особого флюса, под слоем которого находится электрод. Защищая, кроме того, расплавляемый металл от соприкосновения с воздухом, флюс предохраняет его от окисления. В годы Великой Отечественной войны необычно быстрая и надежная сварка по методу Е. О Патона помогла бесперебойно снабжать фронт боевой техникой.

В последующие годы вступили в строй новые сварочные автоматы академика В.П.Никитина.

Всюду работает дуга, изобретенная Василием Петровым. Пламя дуги сращивает металл, помогая строить станки, корабли, самолеты, мосты, здания. Запертая в электромартенах, плавильных печах, она выплавляет лучшие сорта качественных сталей. В особых условиях, в среде высокого давления, дуга помогает получать невиданно высокую температуру — 8 000°.

Советский ученый лауреат Сталинской премии действительный член Академии наук УССР К. К.Хренов изобрел подводную электросварку. Точно волшебное пламя, горит дуга под водой, защищенная от враждебной стихии живучим газовым пузырьком. Устойчивости газового пузырька изобретатель добился, покрыв электрод специальной обмазкой.

В нашей стране родился новый чудесный вид электронагрева — нагрев без огня, с помощью тока высокой частоты.

Советские ученые В. П. Вологдин, Г. И. Бабат, М. Г. Лозинский были инициаторами внедрения в промышленную технику «быстрых электрических колебаний» переменного тока с частотой, достигающей нескольких миллионов колебаний в секунду, первое практическое применение, которому нашел Александр Степанович Попов — изобретатель радио.

Теперь высокочастотные электрические колебания — уже не только средство связи. На заводах специальные высокочастотные установки порождают в металлах вихревые токи, греющие и даже плавящие металл.

Помещенный в незримое электромагнитное поле, созданное генератором, он нагревается поистине без огня. Высокочастотные печи применяются для изготовления особенно чистых, качественных сплавов.

Высокочастотный нагрев позволил создать новый вид закалки. Вихревые электрические токи быстро прогревают поверхность изделия, оставляя сердцевину его холодной. Закаливаются только верхние слои детали, внутренность ее остается мягкой и вязкой Деталь, одетая точно в чулок из закаленной стали, получается более прочной и выносливой, чем закаленная целиком.

Все шире и шире становится область электротехники, работающая над превращением электричества в тепло.

В сварочных дугах и электрических плавильнях современных предприятий пылает огонь, впервые зажженный русскими учеными и изобретателями.

Источник: Болховитинов В. и др. Рассказы о русском первенстве. Москва: Изд-во ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1950. 424 с. С.102-106.