книги / Научно-технические изобретения и проекты

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ им. Е. О. ПАТОНА

ННБенардос

НАУЧНОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПРОЕКТЫ

Избранные труды

КИЕВ «НАУКОВА ДУМКА», 1982

УДК 608.3

Научно-технические изобретения и проекты. Избранные труды / Бенардос Н Н, Киев 7 Наук, думка, 1982.—239 с.

В книгу вошли описания изобретений и проектов выдающегося русского изобретате­ ля Н. Н. Бенардоса. Основное внимание уделено изобретению Н. Н. Бенардоса — электродуговой сварке, ее распространению в России и за рубежом. Приведены ори­ гинальные разработки и изобретения в области электротехники, сельского хозяйства, военного дела, транспорта и т. д. Дан научный анализ основных работ. Приведены фотографии, схемы и чертежи изобретений и разработок. Представлены материалы о жизни и научной деятельности Н. Н. Бенардоса.

Для научных и инженерно-технических работников, а также для всех, кто интересу­ ется историей отечественной науки и техники.

Ил. 133. Список лит. с. 234—239 (153 назв.).

ТЫз Ъоок сопГатз безспрИопз оГ туепНопз апб рго]ес1з оГ Гке ргогшпеп! Кизз1ап зтепНзГ N. N. Вепагбоз. Рптагу аПепНоп 18 Госиззеб оп Гке е1ес!пс агс \уе1бт& ргосезз, N. N. Вепагбоз’з туепПоп, ат! Из аррИсаНоп ЬоШ Ш Низз1а апб акгоаб. Ог1§1па1 йеуе1ортеп1;8 апй туепИопз т Гке Пе1бз оГ е1ес1г1с еп&Шеепщу, а&псиИиге, тШГагу сгаГГ, ЬгапзрогГ, е!с. аге б1зсиззеб Ма^ог уюгкз оГ Гке туепГог аге зс1епГШсаИу апа1у2е(1. Тке Ьоок 18 111из1;га1:ес1 угИк ркоГо^гаркз, (Па^гатз апб бгаугт&з оГ Мз туепИопз. 1п{огтаНоп 18 &1уеп оп N. N Вепагбоз’з ИГе апб зтепГШс асНуШез.

1п1епбеб Гог зтепГШс, еп&теепп^ апб 1есктса1 угогкегз, апб а11 Гкозе ГпГегезГеб 1п Гке ЫзГогу 8С1епсе апб еп&п1еепп&.

аиГ&егещГ, зоу^бе БаГеп аиз б ет ЬеЬеп ипб учззепзскаГШскег ТаН&кеИ; уоп N. N. Вепагбоз ап&еГйкгГ.

Баз Виск 1з1: Гиг ’ШззепзскаШег, 1п&еп1еиге ипб ТескШкег ипб зиск Гиг бье}ет&еп, б1е 81ск Гиг бег ЛУГззепзскаП; ипб Тескп1к тГегеззГегеп.

Га&псиНиге, бе 1’агГ тШШге, би 1гапзрог1 еГс. у зоп! ргёзепГёез атз1 цие 1’апа1узе без Ггауаих рпптраих би зауапГ. Ье Нуге ез! ШизГгё раг без ркоГоз, без зскётаз е! без без81пз бе зез ШуепНопз е! бёуе1орретеп1з. Без гепзе^петеШз зиг 1а у1е еГ ГасНуПё зтепН^цие бе N. N. Вепагбоз зопГ ехрозёз

Бе Иуге ез! сопди роиг без скегскеигз, без т&ёп1еигз е! 1есктс1епз, без зрётаИзГез зЧпГёгеззап! ё ГЫз1;о1ге бе 1а зс1*епсе е1; бе 1а Гесктчие, роиг Гоиз *з’тГегеззап!; а Гк1з1;о1ге бе 1а зтепсе е! 1ескп1дие.

Редакционная коллегия

Б.Е. ПАТОН (ответственный редактор),

А.Н. КОРНИЕНКО (ответственный секретарь), К. К. ХРЕНОВ, И. И. ФРУМИН,

А.И. ЧВЕРТКО.

Рецензенты

Д. А. ДУДКО, Ю. А. АНИСИМОВ, Н. М. МАТИЙКО

Редакция технической литературы

2102000000-021

Б М221(04)-82 345-82

@ Издательство «Наукова думка», 1982

ПРЕДИСЛОВИЙ

Николай Николаевич Бенардос — один из крупнейших русских изобретате- лей-электротехников второй половины XIX ст., автор нового способа соеди­ нения и разъединения металлов с помощью электрического тока — электродуговой сварки, получившего название способа Бенардоса. Н. Н. Бенардос — автор более чем 200 оригинальных изобретений и проектов в области электротехнологии, электротехники, транспорта, сельского хозяйства, военно­ го дела. Он был известен также как изобретатель оригинальных аккумуля­ торов; способа передачи электроэнергии на большие расстояния; метода

редившие свое время, не были разработаны до уровня практического приме­ нения и спустя некоторое время оказались забытыми.

В конце 30-х гг. XX ст. в нашей стране начинаются исследования жизни

и Л. Д. Радунского, а также составленная О. Н. Флоринской библиография печатных трудов Н. Н. Бенардоса и прижизненные публикации о его работах, сохранившиеся в Государственной публичной библиотеке им. М. Е. Салты­ кова-Щедрина. Авторы работ о Н. Н. Бенардосе осветили его роль в созда­ нии электросварки и развитии сварочной техники. Некоторые неточности и противоречия, пробелы в биографических сведениях объяснялись скуднос­ тью документальных данных. Считалось, что материалы об изобретениях и проектах Н. Н. Бенардоса сгорели в результате пожара в его доме. В ука­ занных работах были опубликованы описания лишь нескольких его изобре­ тений (в основном без чертежей), хранившихся в ЦГИА СССР в Ленинграде.

Специалисты-сварщики, машиностроители, судостроители, непосред­ ственно занимавшиеся сваркой, при необходимости ссылки на метод Бе­ нардоса обращались к имеющимся публикациям, изобиловавшим, однако, явными противоречиями и неточностями. Так, даже дата изобретения Н. Н. Бенардосом дуговой электросварки была фактически «назначена» без учета све-

3

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Способ «Электрогефест»

(Заявка на привилегию России)

Заявки на охранные свидетельства (привилегия России и патент Франции) публикуются по рукописям Н. Н. Бенардоса, патент Германии (так же, как и другие патенты) отличается от рукописи заявок сокращениями, выполненными экспертами. Конструкции электрододержателей, электродов, сварных соединений и техноло­ гии выполнения сварки, резки, наплавки и напыления, описан­ ные в материалах заявок и патентов, защищавших изобретение

Изобретение мое состоит в непосредственном приложении элект­ рического тока для производства следующих работ:

1)соединение частей между собою;

2)разъединение или разрезывание частей;

3)сверление или производство отверстий полостей;

4)наплавление слоями.

Способ мой состоит в возбуждении вольтовой дуги в месте, где должна быть произведена одна из вышеупомянутых работ.

Вольтова дуга возбуждается приближением угля (или другого проводящего тела, на то пригодного) к обрабатываемой части, причем он будет положительным или отрицательным полюсом, а другим полюсом будет обрабатываемая часть.

Угли или тела, заменяющие его, могут иметь различные формы. В большинстве случаев уголь употребляется в форме цилинд­ рического стержня, который укрепляется в особые приборы, слу­

жащие для удобства обращения с ним.

Приборы эти могут быть различных конструкций, сообразно специальному их назначению.

1 Здесь и далее петитом выделены комментарии составителей — А. Н.Кор* ниенко и В, В. Будякова.

6

Фиг. 1. Изображает простейший прибор, существенные части которого суть: А — деревянная ручка, в полости одного конца которой помещается борна В, служащая для укрепления провод­ ника С, что показано на рисунке в продольном разрезе. Уголь В укреплен в оправу Е посредством зажимного винта Р . Оправа Е может принимать различные уклоны относительно стержня С, соединяющего проводник С с углем В посредством шарни­ ра Я.

Фиг. 2. Представляет прибор во время его действия, части ко­ торого суть: I — деревянная рукоятка, составляющая вместе с тем и подставку; / — рычаг, служащий для приближения угля к ме^ту образования вольтовой дуги, что достигается прижатием его к рукоятке I, К — пружина, находящаяся между рукояткой I и рычагом /; служит для прекращения вольтовой дуги при отводе рычага / ; Ь — проводник, укрепленный в борну М , находящую­ ся внутри рукоятки 1\ N — стержень, соединяющий проводник с рычагом /; О — муфта; Я — шарнир, служит для установления угля в различных положениях.

Прибор установлен на металлических листах г, г', показанных в разрезе по шву их соединения. В, В — проводники, идущие от источника тока «5 (аккумулятор, батарея или динамомашина):' В — положительный к углю и В — отрицательный к соединяе­ мым металлическим листам.

Фиг. 3. Изображает вид сбоку сложного прибора на зубчатом рельсе.

Фиг. 4. Представляет разрез по линии а — Ъ. Фиг. 5. Представляет разрез по линии с — й.

Прибор, изображенный на фиг. 3, 4 и 5, состоит из следующих частей:У— деревянная ручка, соединенная с двумя боковинка­ ми VI, VI, V?, И7', составляющими вместе с ручкой V тележку при­ бора; X — рычаг, служащий для приближения угля к месту воз­ буждения вольтовой дуги. Боковинки V/, Ж, IV, IV имеют четыре ролика у, у, у, у, на которых аппарат катится по рельсам %, ъ, %, ъ, А — проводник, укрепленный в борну В (фиг. 3), соединяющийся с рычагом X металлической полосой В ', обозначенной пунктиром на фиг. 3 и прикрепленной винтами к боковинкам IV, V/ ’. Полоса В' служит вместе с тем оправой, в которой укреплен рычаг X вин­ том Е, служащим ему осью, как представлено на фиг. 3 и 5\ Р' — ширма с цветным стеклом О', состоящая из штатива, могущего при­ нимать всевозможные положения посредством шарнира Я ', зажим­ ного болта Г и стержня / ' (фиг. 3 и 4); К ' — уголь; 2У— угольный зажим; М г — шарнир и к ' — муфта, служащие для установки угля; О' — секундомер, укрепленный на ручке V и соединенный с рычагом X рычажком Р' (фиг. 3 и 4) таким образом, что, прибли­ жая рычаг X к ручке V, секундомер пускается в ход, что соверша­ ется одновременно с возбуждением вольтовой дуги, ибо тем же движением рычага X уголь приближается к металлической части, где должна быть возбужденная вольтова дуга.

7

Прекращение вольтовой дуги и остановка секундомера совер­ шаются также единовременно опусканием рычага X вниз пружи­ ной . Поступая таким образом, время действия вольтовой дуги измеряем секундами, оно может быть поддерживаемо по желанию.

Фиг. 6. Изображает рамку с укрепленными на ней двумя пара­ ми рельсов ъ' и 2, 2. Зубчатые рельсы я', ъ' служат для точеч­ ного соединения или образования вольтовой дуги в известных точ­ ках, относящихся одна от другой на расстояниях, равных вели­ чине зубцов рельса. Гладкие рельсы я, ъ служат для сплошного соединения. Каждый из упомянутых выше аппаратов соединен с одним из проводников тока, другой же проводник прикрепляет­ ся прямо к части, где возбуждается вольтова дуга, или же соеди­ няется с металлическим столиком, служащим для помещения на него обрабатываемых частей.

Фиг. 7. Представляет металлическую плиту, служащую рабо­ чим столом, гдз К представляет борну с укрепленным в нее про­ водником тока.

Соединение металлов. Спаивание частей одного или нескольких металлов производится двумя способами: 1) точечным способом, 2) непрерывно.

Спайка будет точечная, если вольтова дуга направлена на одну точку в продолжении некоторого времени, после чего ток прекра­ щается. Непрерывно, если вольтова дуга не прекращается вслед­ ствие одновременной или почти одновременной плавки двух соединяемых частей, расплавленная масса, остывая, соединяется с обоими частями и образует однородное тело. Первый способ — спаивание точечное выгодно заменяет клепку; второй способ непрерывного спаивания заменяет собой одновременно клепку и чеканку швов, а равно и сварку, он применим ко всем металлам, встречающимся в практике. На фиг. 8—15 заметна разница между спаиванием точечным и непрерывным. Фиг. 8 показывает способ соединения металлов, заменяющий заклепки с потайными голов­ ками. Фиг. 9 представляет сечение стыка, в котором верхний лист имеет отверстия, края которых спаяны с нижним листом, фиг. 10 ‘изображает двухрядовую спайку, фиг. 11 — спайку встык с зак­ лепкою; фиг. 12 -- спайку встык с накладкою и т. д.

Преимущество этого изобретения сравнительно с ныне упот­ ребляемыми способами следующие: 1) скорость изготовления;

2)дешевизна; 3) уменьшение веса вследствие отсутствия накладок

изаклепочных головок; 4) увеличение сопротивления стыка до сопротивления предмета из одной штуки; 5) непроницаемость сты­ ка, что особенно важно для котлов, судов, гидравлических при­ боров и т. п., в которых непроницаемость составляет одно из су­ щественных условий. Этот способ при всем своем совершенство очень прост и дешев. Кроме того, он применим тогда, когда ни один из известных до сего времени способов не мог быть употреблен на месте без разборки аппаратов, так, например, ремонт частей машин после поломок и прочее.

9

Разъединение металлов. Разъединение металлов состоит в их разрезке, вырезке и вообще разделении на части посредством воль­ товой дуги. Металл под влиянием вольтовой дуги немедленно рас­ плавляется, и его части могут быть разъединены (фиг. 16). В пока­ занном на чертеже примере операция производится посредством руч­ ного прибора. По этому способу можно разделять металлические части значительных размеров во всех положениях и направлениях.

С увеличением измерений подвергаемого работе предмета долж­ но увеличивать соответственно и напряжение тока. В практике встречается много таких случаев, в которых разъединение металла невозможно посредством употребляемых по сие время способов и в которых мое изобретение оказывает все свои преимущества.

Образование отверстий. Это пробивка дыр в металлах по этому же способу. Фиг. 17 представляет пример этой операции, преиму­ щества которой такие же, как и в описанных выше операциях.

Наплавление слоями. Под наплавлением слоями я подразуме­ ваю покрытие поверхности какого-либо металла другим металлом, расплавленным посредством вольтовой дуги. В вольтову дугу вво­ дится тогда брусок расплавляемого тела, которое и покрывает тре­ буемую поверхность, падая по каплям или же непрерывной струею (фиг. 18); этот брусок должен быть изолирован.

Мой способ применим во многих случаях: для сварки, для за­ ливки трещин, раковин и прочего, для осталения инструментов (фиг. 19), для прикрепления хомутов, ребер и т. п., в судострое­ нии для постройки непроницаемых перегородок, в артиллерии для снарядов с герметической оболочкою и т. д., во многих других отраслях производства.

Фиг. 20 представляет ферму из листов волнистого железа, соединение которых видно на чертеже. Фиг. 21 — соединение лис­ тов волнистого железа с крестообразным наложением. Фиг. 23 — полый параллелепипед из волнистого железа, который может быть наполнен смолою (цементом). Такое соединение листов волнистого железа дает новый материал, легкий, прочный и представляющий большое сопротивление. Для соединения этих листов преиму­ щественно употребляется сложный прибор (фиг. 2). Получаемый таким образом материал может быть применяем при постройке мос­ тов, арок, сводов, потолков, перегородок, крыш и прочего. Фиг. 25 представляет судовую броню из листовой стали, спаянной точка­ ми и непрерывно; эти листы могут быть наложены один на другой или же пространство между ними заполняется каучуком, толем, деревом или другим материалом. Такие плиты могут служить бронею для кораблей и применяются во многих других обстоятель­ ствах. Они очень легки, представляют большое сопротивление, и их очень легко производить на месте употребления, можно их делать по частям, соединяя листы по мере надобности. Фиг. 24 представ­ ляет рельефную надпись на металлической плитке, полученную, наплавлением по каплям того или другого металла. Металличес­ кая плита при этом нагревается до точки плавления только в мес­

10