Копия стакана Славянова руками пермских умельцев

Автором идеи и непосредственным исполнителем проекта стал Алексей Сигаев - директор ЗУАЦ, вместе с командой единомышленников. Сразу скажу, работа давалась не просто и от ее начала до конечного результата прошло больше месяца. И это при всем современном технологическом оснащении! О том как это было сделано, мой репортаж ниже. Ранее уже была небольшая утечка информации, которая вызвала ожесточенные споры.

В ряду выдающихся деятелей отечественной науки и техники конца XIX в. одно из видных мест по праву принадлежит замечательному инженеру и изобретателю Николаю Гавриловичу Славянову Им на Мотовилихинских заводах впервые в мире был разработан и внедрен в производство прогрессивный способ дуговой электросварки металлическим электродом.

В 1893 году Николай Гаврилович Славянов принимает участие в крупнейшей в XIX веке Всемирной электротехнической выставке в Чикаго, куда в качестве экспоната отправляется знаменитый «Славяновский стакан», в котором на сталь были наварены слои из бронзы, никеля, стали, чугуна, меди, особой колокольной бронзы, томпака, нейзильбера. Таким образом, экспонат продемонстрировал возможность соединения всей гаммы технических металлов того времени. «Славяновский стакан» вызвал восхищение современников и до сих пор является одним из самых убедительных свидетельств высочайшей квалификации Н.Г.Славянова и как ученого, и как металлурга-практика.

Изобретатель получил Почетный диплом и бронзовую медаль Всемирной выставки, которые стали достойной оценкой изобретению «Способ и аппараты для электрической отливки металлов».
Сохранившийся до настоящего времени уникальный «Славяновский стакан», на дне которого выгравировано: «Экспонат на Всемирную электротехническую выставку в г. Чикаго (Америка). Изготовлен Н.Г.Славяновым. Завод Мотовилиха. 1893 г.», хранится в экспозиции в Мемориальном Доме-музее Н.Г.Славянова в Перми. Аналогичный стакан, изготовленный для демонстрации на IV Электрической выставке в Петербурге (1892 г.), хранится в Электрическом музее Санкт-Петербургского политехнического института.

Все началось с закупки металлов и первых опытов по наплавке одного металла на другой. Вот тут пытливых инженеров-сварщиков подстерегала первая проблема. Все дело в том, что многие металлы, вошедшие в Славяновский стакан сейчас вышли из употребления и приобрести их сейчас не просто. Современная колокольная бронза имеет другой состав, а томпак и нейзильбер используются в изготовлении монет, ювелирных изделий, боеприпасов и предложение на рынке ограничено. В результате было решено отказаться от изготовления точной реплики стакана.

Вот что рассказал организатор проекта Алексей Сигаев: "Идея создания копии стакана основывалась на двух важных моментах. Во-первых, в 2017 году Национальному агентству контроля сварки исполнилось 20 лет, а, во-вторых, в 2018 году исполняется 130 лет изобретения сварки по методу Славянова. К этим двум событиям и был приурочен наш технический эксперимент.
Изначально у нас не стояло цели воспроизвести точную реплику "Славяновского стакана", тем более это сложно сделать в существующих современных технологических ограничениях. Например, у нас нет собственного литейного производства и нет возможности изготовлять металлические электроды из оригинальных металлов. Мы пошли другим путем - закупили на рынке проволоку, но она оказалась меньшей необходимой толщины. Из этой проволоки пришлось плести "косы" для обеспечения требуемого сечения электрода.
Помимо этого, нам хотелось внести в стакан новые современные материалы, которые во времена Н.Г.Славянова были известны, но не получили широкого применения в промышленности. Так в нашем стакане появился алюминий, нержавеющая сталь, были планы ввести титан. В итоге мы получили совершенно новый набор используемых металлов."

Отдельной темой данного проекта стала технология изготовления стакана. Изначально предполагалось выполнять каждый новый слой отдельным способом сварки. Ведь со времен Николая Гавриловича их уже около двухсот. На практике данную идею удалось реализовать только частично. Скажем так, в данном стакане использованы ручная дуговая сварка покрытыми электродами, механизированная полуавтоматическая сварка в инертных и в активных газах, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом, двухдуговая сварка в среде инертных газов, а также плазменная сварка.

Состав изготовленной копии (сверху вниз):
Алюминий - Al-Si
Латунь - Л63
Сталь - 03Х18Н11
Медь - М1
Никель - панч 11
Бронза - БрКМу3-1
Сталь - 09Г2С
Нержавеющая сталь - 12Х18Н10Т
Медь - М1

К сожалению, первая и самая интересная часть по техническим причинам оказалась почти не документированной. Чего не скажешь о второй части - механической обработке стакана.

И вот тут возникла одна проблема. В процессе обработки вылезли дефекты в местах соединения металлов. Дело в том. что коэффициент расширения у разных металлов различен, поэтому, в местах сплавления с медью, бронзой и латунью возникли трещины и несплавления.

После механической обработки пришлось осуществить ремонт заготовки: разделывать швы, заваривать их и опять обрабатывать заготовку. Интересно, были ли такие проблемы у Славянова?

Так как стакан был граненый и имел специфическую форму заготовке потребоваль фрезерная обработка.

После обработки фрезой были выявлены дополнительные дефекты

Пришлось опять разделывать швы и опять наплавлять металл

И вот долгожданная последняя обработка заготовки на токарном станке

В этот раз все пошло как надо

Теперь можно отправляться и смело нарезать грани в чистовую, не боясь выкрашивания металла

Стакан постепенно приобретает знакомые очертания

Теперь осталось технологическую ось и проточить полость стакана

Обрезаем все лишнее

В ноябре 2018 года мир отметит 130-летие со дня первого успешного применения на практике электродуговой сварки. Сегодня намертво соединить друг с другом пару любых металлов - это обыденность, а тогда считалось невозможным. Николай Гаврилович родился в Воронежской губернии, но большинство своих открытий сделал в Перми, работая на пушечных заводах. Здесь же он сварил, или как он сам говорил «отлил», два своих знаменитых стакана из разных металлов и сплавов. Одни из них в 1892 году был показан в Санкт-Петербурге на электрической выставке и после остался в Северной столице. А второй побывал в Америке, в Чикаго, где изобретение Славянова назвали технической революцией, а потом вернулся в Пермь.

В настоящее время "третий стакан Славянова" находится в дирекции национального агентства контроля сварки (г.Москва).