Приложение 2

Электрическое паяние металлов по способу «Электрогефест»

Вольтова дуга, как известно, обладает необычайно высокой температурой, далеко превосходящей температуру всех прочих источников жара. Внесенные в нее металлы быстро плавятся и закипают, даже самый уголь размягчается и испаряется. Этим-то свойством и воспользовался г. Бенардос для непосредственного соединения металлов без всякого припоя.

На днях мы присутствовали на опытах электрического паяния в мастерской г. Бенардоса, в сообществе нескольких техников и ученых, которые были чрезвычайно заинтересованы новым изобретением и по окончании опытов долго продолжали обсуждать все виденное.

Постараемся объяснить, каким образом производятся разнообразные работы, которых мы были свидетелями. Начнем с электрических средств мастерской.

Двигателем служит двадцатисильная паровая машина, приводящая в действие большую динамомашину Сименса новейшей конструкции, работающую в настоящее время на 70 амперов при 115 вольтах, но могущую развить, в случае нужды, значительно большую энергию. Ток этой машины употребляется не прямо в дело, но заряжает большую батарею из двухсот аккумуляторов, расположенных в четыре параллельных ряда, и уже от этой батареи идут проводы к рабочему столу. Сила рабочего тока при нас не определялась, но, по теоретическим соображениям, она должна достигать 150-200 А. Этот избыток над силою зарядного тока покрывается тем, что паровой двигатель накачивает электричество в аккумуляторы непрерывно и притом пускается в ход утром, раньше начала работ, между тем как паяние ведется с перерывами, обусловливаемыми сущностью дела. Переходим теперь к описанию работ.

Рабочий стол покрыт большой чугунной плитой, соединенной обыкновенно с отрицательным полюсом батареи; вследствие этого, всякий положенный на стол предмет уже находится в сообщении с батареей. Положительный полюс этой последней соединен с электрическим паяльником, который состоит из рукоятки, снабженной щитом для защиты руки и темным стеклом – для защиты лица; в рукоятку плотно вставлен толстый цилиндрический уголь, около восемнадцати миллиметров (8 линий) в диаметре. Достаточно прикоснуться концом этого угля к любой точке обрабатываемого предмета, чтобы замкнуть ток и вызвать образование вольтовой дуги между предметом и углем.

Самый опыт производит необычайное впечатление на неподготовленного зрителя. Допустим, что спаиваются два железных листа в стык: сложив их краями, мастер берет паяльник в руку и прикасается им к шву. В то же мгновение из угля со взрывом вырывается голубоватая вольтова дуга более сантиметра толщиною, окруженная широким желтым пламенем и по временам достигающая 5-6 сантиметров длины (2½ дюйма).

Управляемая рукою мастера, дуга начинает лизать линию спайки; то место, к которому она прикоснулась, мгновенно плавится, испуская ослепительный свет и разбрасывая снопы мелких искр, причем жидкое, железо протекает в скважину между листами и соединяет их. Таким образом мастер проводит дупло вдоль всего шва, который предварительно посыпает мелким песком, служащим для растворения окалины.

При толстых листах необходимо перевернуть их и пройти паяльником по изнанке шва, потому что жидкое железо не может сразу проникнуть через глубокую щель. При пайке еще более толстых полос приходится предварительно стачивать вкось их края, чтобы, сложенные вместе, они образовали род желоба. В этот желоб вкладывается железный стержень, который, будучи расплавлен вольтовой дугой, заполняет собой как щель, так и желоб, и соединяет оба куска в одно целое. После очищения окалины самое внимательное исследование не позволяет открыть ни малейшего следа спайки: железо представляется сплошным. Если паяние продолжается довольно долго, напр., минуты три, то уголь успевает накалиться добела, и тогда необходимо погрузить паяльник на несколько минут в воду, что нисколько не вредит углю.

Не следует думать, чтобы расплавленное железо представляло густую жидкость, подобную патоке, – нет: плавление происходит полное, и жидкое железо может быть сравнено по своей подвижности только со ртутью. Поэтому мы не можем согласиться с термином «электрическое спаривание», употребляемым некоторыми техниками; по нашему мнению, это есть электрическое паяние без припоя. Замечательно свойство света, испускаемого вольтовой дугой «электрогефеста»; он чрезвычайно богат химическими лучами и действует необыкновенно энергично не только на глаза, но и на кожу. В несколько минут он производит сильный загар, а на другой день кожа краснеет, болит и начинает лупиться. Поэтому необходимо тщательно защищать лицо и руки от прямых лучей вольтовой дуги.

Мы придаем особенное значение тому обстоятельству, что в способе г. Бенардоса вольтова дуга возбуждается между обрабатываемым металлом и углем. Этим он существенно отличается, например, от способа Жамена, который предлагал употреблять для паяния пламя своей электрической свечи. Постараемся же объяснить, в чем заключается выгода «электрогефеста».

Исследования русских и иностранных ученых показали, что тепловой и световой эффекты сосредоточены на концах обоих электродов, в тех точках, между которыми образуется вольтова луга. Эти точки накаляются до необычайной степени и испускают из себя ослепительный свет; даже уголь в них размягчается, и частицы его переносятся с одного электрода на другой. При этом следует заметить, что положительный электрод накаляется значительно сильнее отрицательного. Самая же дуга остается сравнительно темною, и в ней отделяется сравнительно мало теплоты. Это подтверждается еще тем обстоятельством, что можно в несколько раз увеличить или уменьшить длину дуги почти без изменения работы двигателя или батареи.

После сказанного ясно, что в «электрогефесте» утилизируется та главная часть энергии батареи, которая пропадает в способе Жамена. Но в таком случае является вопрос, отчего же г. Бенардос не соединяет обрабатываемого металла с более горячим положительным полюсом. Он и делает это в некоторых случаях, напр., при прожигании дыр или при разрезании металлов, но пользоваться положительным полюсом для пайки железа неудобно, потому что металл слишком сильно горит и искрится.

Мы привели выше только один пример пайки, но само собою понятно, что «электрогефест» приложим и к другим родам скреплений, употребляемых в слесарном и машинном деле: можно паять листы в нахлест и под утлом, спаивать трубки вдоль и поперек и т. д. Все, что сказано о железе, применимо к стали и чугуну, но эти материалы плавятся легче и более слабым током. Медь паяется так же хорошо, как и железо, но требует, напротив, более сильного тока по причине своей громадной теплопроводности. Медь с железом спаивается весьма прочно и может быть, в случае нужды, наплавлена на него толстым слоем. Платиновая монета, пожертвованная одним из посетителей, была расплавлена мгновенно и припаялась к железной пластинке.

Из других виденных нами опытов считаем необходимым остановиться на проплавлении дыр в толстых металлических листах. Для этой цели лист кладется не на рабочий стол, но на особый штатив, и соединяется с положительным полюсом батареи, затем подводят под него отрицательный уголь и держат на одном месте: железо плавится и стекает вниз; через каких-нибудь 5-6 секунд двойной лист в 16 миллиметров толщины проплавлен насквозь, и пламя пробивается через него наружу. Теперь переносят уголь наверх и, вставив его в отверстие, сглаживают верхний край этого последнего. Если требуется склепать два листа (как было в данном случае), то в отверстие вставляется железный цилиндр, выступающий примерно на два сантиметра с обеих сторон; под влиянием вольтовой дуги выступающая часть в 3-4 секунды тает, как сальный огарок и расплывается грибом по листу, образуя головку заклепки; несколько ударов молотом придают последней правильную форму; то же повторяется и с другой стороны. Понятно, что если вести уголь под железным листом, то вместо круглого отверстия будет получаться длинная щель, и лист будет разрезан надвое. Тикам способом г. Бенардос в бытность свою в Париже отрезал куски от рельсов.

Весьма интересно также плавление металлов под водой, на возможность которого мы указали изобретателю еще в прошлом году на основании личного опыта. Для этой цели в большой чан с водой погружают металл и уголь, соединенные с батареей. При их соприкосновении образуется вольтова дуга менее яркая, чем на воздухе, но вполне достаточная, чтобы продырявить или разрезать железо. Кто знает, какое применение может найти этот опыт в морском деле?! Вообще, что касается применений «электрогефеста», то они так разнообразны, что трудно высказать об них даже догадки. На первый раз, по-видимому, напрашивается применение, этого способа к изготовлению паровых котлов не клепаных, а паяных, к починке котлов и частей машин на месте далее к соединению между собою судовых частей, наконец, быть может, к устройству орудийных станков, если не самих орудий. В настоящую минуту завод изготовляет в большом количестве железные бочки, назначенные для развозки керосина, двух величин: на 12 пудов и на 9 пудов керосину. Бочки выделываются из железного листа, около 2 миллиметров толщины, свернутого в цилиндр, и из двух днищ, впаянных в цилиндр. Паяние идет со скоростью около 5-6 дюймов в минуту; вся пайка бочки продолжается менее часа. В настоящее время идет речь о том, нельзя ли изготовить кавказский нефтепровод при помощи «электрогефеста».

Самый важный для дальнейшей судьбы нового изобретения вопрос заключается в прочности пайки. До сих пор в этом направлении было произведено весьма мало исследований. Перед нами лежат таблицы парижских испытаний на разрыв, в девяти случаях. Из них видно, что при спайке круглого железа в стык прочность спайки оказалась от 75 до 99% сравнительно с прочностью цельного куска, а в одном случае разрыв произошел даже по цельному месту. Прочность пайки плоского железа в стык оказалась около 80%. Конечно, приведенных чисел недостаточно, чтобы вполне судить о достоинстве способа, но на этих днях профессор Белелюбский, заинтересовавшийся «электрогефестом», обещал произвести в своей лаборатории ряд исследований над прочностью электрической пайки, так что в скором времени мы получим возможность сделать гораздо более точную оценку этого способа.

«Электрогефест», конечно, не остановится на теперешней точке, но будет совершенствоваться. Ближайший путь к усовершенствованиям уже намечен изобретателем; он заключается в предварительном подогревании спаиваемых предметов, благодаря которому будет избегнута непомерная разность температур соседних мест, следствием чего должно явиться увеличение прочности.
Пожелаем же г. Бенардосу всякого успеха на избранном им поприще.

Д. Лачинов

(«Электричество», 1887 г., № 7).