Наша страна является родиной электрической дуговой сварки, важнейшего в настоящее время способа соединения металлов. Дуговая электросварка впервые создана трудами крупнейших изобретателей прошлого столетия, выдающихся русских инженеров Николая Николаевича Бенардоса и Николая Гавриловича Славянова.
Дуговая электросварка является первым по времени изобретения способом сварки плавлением. До изобретения дуговой электросварки были известны лишь способы сварки давлением, или пластической сварки, в которых важную роль играет пластическая деформация металла, осадка давлением, приложенным к месту сварки. В способе дуговой сварки осуществлен другой принцип: металл в зоне сварки расплавляется, переводится в жидкое состояние, и в образовавшейся сварочной ванне происходит самопроизвольное слияние металла соединяемых частей, дающее по затвердевании однородный монолитный наплавленный металл.
Новый процесс был столь необычен, что прошло немало лет, пока дуговую сварку признали за один из видов сварки металлов, относящихся к обширной ныне группе способов сварки плавлением, и пока установилась современная техническая терминология, относящаяся к новому способу.
Довольно долгое время для дуговой сварки не было установившейся терминологии, и различные авторы давали разные названия одним и тем же вещам. В труде Н. Г. Славянова «Электрическая отливка металлов» процесс дуговой сварки называется электрической отливкой. Соответственно электросварщик называется литейщиком, электросварочный цех — электролитейной и т. д.
В комментируемом труде Н. Г. Славянова рассматривается преимущественно горячий, или ванный, способ дуговой сварки с предварительным подогревом изделия и значительным объемом ванны расплавленного металла. Ванный способ сварки, с одной стороны, требует заформовки места сварки, а с другой — дает возможность измерять глубину ванны, вводить в нее дополнительный присадочный металл, дополнительно подогревать ванну дугой и пр.
Ванный способ остается непревзойденным по техническому совершенству методом сварки чугуна, бронзы и других металлов.
Для сварки сталей обычных сортов ванный способ до недавнего времени имел ограниченное применение. Работы советских сварщиков за последние годы открывают новые возможности применения ванного способа для сварки сталей с использованием возможностей современной мощной сварочной техники.
Труд Н. Г. Славянова имеет не только исторический интерес: он изобилует опытными данными и обобщениями, до сих пор освещающими пути развития сварочной техники, а потому заслуживает внимания работников сварочной техники нашего времени. Обращает на себя внимание оригинальная терминология Славянова; он не пошел по обычному в те времена пути заимствования иностранных терминов, а создавал новые, русские. Многие названия он заимствовал из меткого языка рабочих, о чем неоднократно упоминает, свидетельствуя о своей тесной связи с народом. Выразительны и оригинальны такие названия и выражения, как: «пропарка», «прожигание», «подсунуть», «канавка, «заливание», «приливание», «наливание» и т. д.
Перейдем к замечаниями по отдельным главам книги.
«Устройство электролитейной фабрики». Электролитейная фабрика по современной терминологии должна быть названа электросварочным цехом. Обращает на себя внимание широта взглядов Н. Г. Славянова, не обычная для его времени: предусматриваются автоматизация процесса сварки, механизация трудоемких работ, например подъемно-транспортные устройства для перемещения свариваемых изделий; большое внимание уделяется охране здоровья рабочих, в частности, даются детальные указания по устройству вентиляции и защите зрения электросварщиков.
Параграф 1 — «Электрический плавильник Славянова». С первых шагов изобретения дуговой электросварки Н. Г. Славянов придавал особо важное значение автоматизации изобретенного им процесса.
Будучи не только инженером-металлургом, но и первоклассным электротехником своего времени, Н. Г. Славянов сконструировал, построил и применил в производстве первый в мире практически пригодный автомат для дуговой сварки плавким металлическим электродом.
В конструкции автомата проявлено много остроумия: по принципу действия он принадлежит к автоматам статического типа, в которых изменение напряжения дуги вызывает соответствующее перемещение конца электродного стержня. Для обычных современных автоматов с плавким металлическим электродом автоматы статического типа в большинстве случаев мало применимы, но для автоматов с неплавким электродом, угольным или вольфрамовым, принцип действия и устройство автомата Славянова, «плавильника», как он его называет, представляют значительный интерес и с успехом могут быть использованы при конструировании современных автоматов с учетом достижений современной техники.
Плавильник Славянова представляет собою весьма совершенный автоматический дифференциальный регулятор с двумя обмотками (последовательной и параллельной). Без всяких переделок возможна работа как одного отдельного регулятора, так и совместная работа двух регуляторов, осуществляющих двухдуговую сварку - один из новейших современных методов.
В параграфе 5 — «Вспомогательные приборы и мелкие инструменты» заслуживает внимания указание Славянова на возможность выполнения дуговой сварки без измерителя сварочного тока — амперметра при наличии достаточного опыта у электросварщика. В этом же разделе Н. Г. Славянов уделяет большое внимание приспособлениям, облегчающим выполнение сварочных работ.
Он дает описание и чертежи поворотного круга — прообраза современных манипуляторов и кантователей, а также сварочных станков двух типов, играющих столь важную роль в современных передовых сварочных цехах. Дано описание (с чертежом) щитка для защиты лица сварщика и приводится совершенно правильное с современной точки зрения сравнение ручных защитных щитков с масками (шлемами), надеваемыми на голову сварщика, отмечаются их относительные достоинства и недостатки. Очень интересно и вполне современно замечание о защитных очках для работников электросварочных цехов.
«Практические подробности работы с помощью электрической отливки» занимает более половины объема книги и является особенно ценной и интересной. В ней рассмотрены все основные технологические операции — от предварительной подготовки изделия под сварку до обработки его по окончании сварки.
Описание начинается с «механического подготовления вещей под сварку». Весьма ценны указания о том, что каждая точка поверхности, подготовленной под сварку, должна быть доступна для дуги и что механическая подготовка должна обеспечивать достаточно точную сборку изделия под сварку. Приведены многочисленные примеры механической подготовки под сварку. Рассмотрена подготовка для заливки или, по современной терминологии, для заварки раковин и сквозных отверстий. Даны ценные указания по разделке раковин, по очистке их от загрязнений, по удалению пористых рыхлых мест металла. Несоблюдение простых правил, приводимых Славяновым, часто ведет к пониженному качеству сварки, и в настоящее время очень ценны указания по заливке (т. е. заварке) трещин, в особенности на более хрупких сортах металла, таких, как чугун и некоторые медные сплавы. Эти указания Славянова полностью сохранили свое значение и в наше время.
Не менее интересны советы по «сливанию друг с другом двух предметов», т. е. по соединительной сварке отдельных частей.
Особенно ценны указания по уменьшению деформаций и получению наиболее точных размеров сваренного изделия.
Оригинальны работы по «приливанию» отломанных или недостающих частей, образуемых целиком за счет наплавляемого металла. В этих работах Славянов достиг высокой степени совершенства, и весьма полезно освоить разработанную им технику в настоящее время. В заключение рассматривается наливание (наплавка) слоя металла на поверхность изделия.
Весьма детально описан процесс формовки места сварки, разработанный Славяновым, техника которой в настоящее время в значительной степени забыта. Формовка требуется в ряде случаев для особо трудных работ, в особенности для сварки чугуна, в которой Славянов достигал во многих случаях блестящих результатов. Приведены формовочная смесь из кокса и кварцевого песка, выполнение процесса формовки и подогрев заформованного изделия. Дано описание случаев формовки без опоки, формовки в неполной и в полной опоке. В заключение рассмотрены специальные способы и трудные случаи формовки для получения отверстий и пустот в наплавленном металле, последующей формовки для изделий сложной формы, ступенчатой формовки, металлической формовки. Современным сварщикам полезно изучить и освоить сложную технику формовки, позволяющую выполнять особо сложные и трудные сварочные работы.
Славянов уделял особое внимание сварке ванным способом с предварительным подогревом изделия. Техника подогрева рассмотрена достаточно подробно, ее описание сохраняет интерес и в наше время. Особенно интересно описание «отливки», т. е. процесса дуговой электросварки. Приведенные значения сварочных токов и плотностей тока не очень далеки от современных. Острую наблюдательность Славянова и глубокое понимание им сущности процесса дуговой электросварки показывают его соображения по выбору полярности сварочного тока и предлагаемые им способы определения полярности.
Очень ценно детальное описание процесса сварки, в частности, сварки чугуна. Указания Славянова заслуживают самого внимательного изучения. В книге даны исчерпывающие, основанные на глубоком изучении дела указания по ведению процесса сварки чугуна, изготовлению и составу чугунных электродных стержней.
Столь же интересны соображения Славянова по сварке различных сталей, малоуглеродистых и легированных.
Чрезвычайно важно указание о роли шлака при дуговой сварке и обязательности закрытия жидкого металла слоем шлака на всем протяжении сварки.
В разделе «Отливка красной меди» дается технология сварки меди, бронзы и латуни металлической дугой.
Славянов отмечает необходимость подогрева свариваемых деталей, значение полярности на электроде при сварке меди, использование раскислителей для получения электроплавкой меди высокого качества.
Для сварки бронзы и латуни Славянов рекомендует состав шихты для стержней электродов, обращает внимание на интенсивное выгорание цинка при сварке, а также на значение влияния полярности на электроде и т. п.
Сварка меди и медных сплавов по Славянову только в последние десять лет начинает применяться в производстве. Внедрению этого способа сварки препятствовало устаревшее и неверное мнение о преимуществах сварки меди угольной дугой по способу Бенардоса.
Трудно переоценить огромное значение работ Славянова для нашего социалистического народного хозяйства.
Высокая культура сварки металлов в промышленности СССР особенно проявляется в широкой механизации и автоматизации сварочных процессов. В это дело огромный вклад внесли советские ученые.
В заключении раздела по сварке сталей Славянов напоминает, что прочность литого металла ниже прочности кованой стали, и дает рекомендации по упрочнению сварки путем проковки. Николай Гаврилович отмечает, что для получения качественного металла шва необходимо хорошо защитить ванну в процессе плавления металла при помощи флюса из битого стекла. Кроме того, при сварке легированных сталей он рекомендует «прибавлять примеси» в виде ферросплавов: ферромарганца, феррохрома, ферросилиция и др. в соответствии с химическим составом свариваемой стали.
Эти рекомендации Славянова, по сути дела, являются основой современной технологии сварки под флюсом. Современный плавленый флюс по химическому составу (силикат) не очень отличается от химического состава стекла.
Указания Славянова о роли флюса при сварке использованы советскими сварщиками при разработке автоматической сварки под флюсом в ее современном виде и качественных покрытий для электродов.
Параграф 5 - «Обработка после отливки» содержит рекомендации по сварке чугуна, стали, меди и ее сплавов.
Здесь интересны указания Славянова о «прожигании», т. е. об уплотнении металла шва после окончания сварки путем повторного частичного расплавления поверхности ванны, «коры». Далее, интересны рекомендации Славянова по ликвидации отбеливания чугуна при сварке путем «пропаривания», т. е. обработки места сварки угольным электродом на обратной полярности, способствующей графитизации чугуна и повышению содержания углерода в нем.
В отношении уплотнения стали Славянов дает подробные рекомендации о «прожигании» металлическим и угольным электродом и указывает на необходимость вести прожигание до полного остывания ванны. Он приводит цифры угара отдельных элементов в ванне расплавленного металла.
Далее, Николай Гаврилович дает советы по проковке после сварки стальных деталей и конкретно приводит пример наращивания кованого вала и его последующей обработки.
В отношении сварки меди и ее сплавов Славянов указывает на очень важные подробности для получения высококачественной отливки-сварки. Интересны рекомендации Славянова по защите от окисления меди в процессе сварки путем покрытия свариваемых деталей жидким стеклом, смешанным с песком. С первого взгляда, такие «мелочи», как покрытие меди жидким стеклом, могут показаться несущественными, однако, если вдуматься в них, окажется, что, с одной стороны, эта «мелочь» в производстве может оказать огромную помощь и сэкономить средства и, с другой стороны, показывает, что Славянов замечал каждую «мелочь» в процессе сварки и находил блестящие решения возникшей задачи.
В главе III, которую Славянов назвал «Особые применения электрической отливки», в параграфе 1 он дает технологию перевода белого чугуна в серый путем «пропаривания» — обработки угольным электродом на обратной полярности до получения желаемой твердости.
Эти рекомендации пока мало используются нашими сварщиками, хотя этот способ борьбы с отбеливанием весьма прост и легко осуществим практически на любых чугунных деталях.
Параграф 2 этой главы представляет особенно большой интерес; в нем Н. Г. Славянов дает технологию «отливки целых вещей», новое незаслуженно забытое дело.
Николай Гаврилович пишет: «При современной стоимости электрического тока нечего и думать о том, чтобы электрическая отливка целых вещей могла конкурировать с обыкновенной отливкой из печей. Но в некоторых исключительных случаях электрическая отливка металлов может оказать большую услугу в применении к отливке целых вещей, например в фабриках, не имеющих печей для расплавления металлов и удаленных от литейных заводов, на морских судах во время плавания и т. п.».
Эти высказывания Славянова являются действительными и на сегодня.
Его рекомендации по электрической отливке могут быть полностью использованы нашей советской техникой.
Автор комментариев по данной книге С. Т. Назаров всесторонне испытал этот способ отливки и внедряет его для ремонта сельскохозяйственных машин в МТС и других организациях.
Сейчас можно несколько изменить мотивировки Славянова о ценности предлагаемого способа «отливки целых вещей». В настоящее время стоимость электроэнергии позволяет производить отливку без опасений за дороговизну отлитой детали. В наше время в этой «малой металлургии» может интересовать металлургов и сварщиков возможность не только отлить «целую вещь», но и получить с малыми затратами средств сталь любого состава.
Далее, Славянов дает рекомендации по приготовлению различных сплавов. Здесь также уместно отметить, что наши сварщики пока не используют эти рекомендации Славянова, таящие в себе огромные возможности.
В параграфе «Приготовление труб из листовой красной меди» Славянов приводит полную технологию сварки труб из меди на полуавтомате. Им разработана не только подробная технология, но и аппаратура — станок для этой сварки.
Последняя, четвертая глава посвящена Славяновым приготовлению коксовых и кварцевых плиток и стержней, которые применяются во многих случаях горячей и холодной сварки.
В заключение ещё раз следует отметить блестящий инженерный талант Николая Гавриловича. Его сжатые и ясные рекомендации по отливке-сварке так продуманы и проверены практически до мельчайших деталей, что приходится удивляться не только инженерным знаниям Славянова, но и неутомимой деятельности этого выдающегося человека.
Остается сказать, что наследие Славянова послужило и будет служить еще большему подъему науки и техники в нашей стране на благо народа.