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Wie ein facettiertes Glas einen russischen Wissenschaftler weltberühmt machte

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© Общественное достояние

"Slawjanows Glas" erhielt 1893 in der Weltausstellung in Chicago eine Goldmedaille mit dem Wortlaut: "Für die technische Revolution." Die Fotos von diesem Glas erschienen in vielen Zeitungen in Europa und den Vereinigten Staaten, die diese Nachricht veröffentlichten. Was war das für ein wissenschaftlicher Durchbruch?

Den Fachleuten wurde eine Schweißprobe aus acht Eisen- und Nichteisenmetallen gezeigt, die zu diesem Zeitpunkt als miteinander inkompatibel angesehen wurden: Bronze, Nickel, Stahl, Kupfer, Gusseisen, Glockenbronze, Tombak und Neusilber. Der facettierte Zylinder wurde von Bergbauingenieur Slawjanow anhand der Lichtbogenschweißen-Methode mithilfe einer Metallelektrode hergestellt. Als er zwei Jahre zuvor Patente für die Beschreibung der Methode auch in den USA erhielt, bezweifelten amerikanische Experten den Nutzen von diesem Glas. Sie behaupteten, dass "es im Allgemeinen unmöglich ist, Nichteisenmetalle mit Eisenmetallen zu löten". Als eine Antwort stellte Slawjanow genau dieses Glas her und brachte es nach Chicago.

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© Общественное достояние

Man lernte bereits im Eisen- und Bronzezeitalter, Metallprodukte herzustellen. Die Platten wurden durch Druck und Reibung überlappt. Im Mittelalter wurde kaltes und heißes Schmieden entwickelt. Die alten Handwerker können jedoch nicht als Schweißer bezeichnet werden − sie waren eher Schmiede und die ersten Hüttenwerker. Die Elektrizität, Elektroden und den Lichtbogen wurden aber erst 500 Jahre später entdeckt.

Alles veränderte sich im 19. Jahrhundert. Um sich auf ein neues Modell der sozioökonomischen Entwicklung bzw. Massenmaschinenproduktion umzustellen, brauchte man technologische Durchbrüche wie die Erfindung der Dampfmaschine und der Drehmaschine, die Entwicklung der Eisenbahn und natürlich das Elektroschweißen.

Die Geschichte vom Elektroschweißen begann 1802, als ein autodidaktischer Elektriker Wassili Petrow das Phänomen eines Lichtbogens entdeckte. Es ist eine Art elektrische Ladung in einem Gas. Wenn die Spannung zwischen den beiden Elektroden ein bestimmtes Niveau erreicht, bildet sich Plasma. Dabei brennt der Lichtbogen, der eine starke und konzentrierte Wärmequelle ist.

In den Jahren 1881-1882 entwickelten die Erfinder Nikolai Benardos und Nikolai Slawjanow anhand des oben genannten Lichtbogens und unabhängig voneinander eine Methode zum Verbinden von Metallteilen durch Schweißen. Es stimmt, es gab ernsthafte technologische Unterschiede zwischen den Vorschlägen dieser Wissenschaftler. Bernados schlug vor, die Kohlenstoffelektrode zu nutzen, aber seine Methode hatte Nachteile: sie war extrem energieaufwendig und die Verbindung erwies sich als ziemlich zerbrechlich und ungleichmäßig. Das Metall brach schnell. Darüber hinaus bestand die Gefahr eines Metallverderbens unter dem Einfluss der hohen Temperatur der Kohlenstoffelektrode und wegen intensiver Aufkohlung des Schweißortes aufgrund von Kohlenstoffpartikeln des glühenden Kohlestabes, die in das geschmolzene Metall eindrangen.

Slawjanow entwickelte eine ganz andere Methode, wobei eine schmelzende Metallelektrode verwendet wurde (daher wurde diese Methode "Lichtbogenschweißen" benannt). Er ist das Analogon der modernen und weit verbreiteten Schweißensmethode. Als zweiten Pol wurde Zusatzmaterial vorgeschlagen. Dafür waren verschiedene Metalle geeignet: Kupferlegierungen, Gusseisen, verschiedene Stahl- und Eisensorten). Die Hauptvoraussetzung war, dass deren chemische Zusammensetzung der Zusammensetzung des zu schweißenden Produktes ähnlich sein sollte. Die Stabelektroden wurden durch den Lichtbogen geschmolzen, und ihre variierende Dicke hängte von der Stromstärke ab.

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© Промышленное использование сварки Славянова

Die neue Methode ermöglichte kontinuierliches Schmelzen und signifikante Steigerung der Effizienz des Prozesses. Gleichstrom wurde die Voraussetzung für die von Benardos entwickelte Methode, wohingegen universelle Slawjanows Methode Wechselstrom brauchte. Einen Monat später schweißte Slawjanow in Anwesenheit der staatlichen Kommission die Kurbelwelle der Dampfmaschine. Der Wissenschaftler arbeitete immer weiter an der Verbesserung seiner Methode und entwickelte im selben Jahr einen automatischen Differential-Elektroregler, der eine konstante Lichtbogenlänge aufrechterhalten konnte. Überdies erfand er einen elektrischen Schweißgenerator – die weltweit erste Gleichstromquelle für einen Schweißlichtbogen.

Nikolai Slawjanow wurde 1854 in der Region Woronesch geboren. Er stammte aus einer alten verarmten Adelsfamilie, die sich hauptsächlich beim Militär auszeichnete. Damit ihr Sohn eine gute Bildung erhalten konnte, mussten die Eltern sogar den Familienbesitz verkaufen. Wie sich später herausstellte, wurden die in den Nachkommen gesetzten Hoffnungen völlig erfüllt.

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© Первый в мире электрогенератор для электрической сварки, построенный по проекту Славянова в 1888 году

Николай Гаврилович родился в 1854 году в Воронежской области. Он происходил из старинной обедневшей дворянской семьи, отличившейся в основном ратными делами. Чтобы сын получили достойное образование, родителям даже пришлось продать родовое имение. Как оказалось впоследствии, возложенные

Als er das Gymnasium Woronesch mit ausgezeichneten Noten abgeschlossen hatte, wurde er an der ältesten technischen Hochschule Russlands bzw. and der Staatlichen Bergbau-Universität Sankt Petersburg immatrikuliert. Während seines Studiums interessierte sich der junge Mann Interesse für revolutionäre Ideen. Zusammen mit einem anderen Studierenden von derselben Universität Grigory Plechanow, dessen Name die Bergbau-Universität von 1956 bis 2011 trug, nahm er aktiv an den Unruhen teil. Der zukünftige Theoretiker des Marxismus wurde wegen seines Verhaltens aus dem Institut ausgeschlossen, wohingegen Nikolai Slawjanow dank seiner herausragenden technischen Fähigkeiten verschont wurde. Was Slawjanows hervorragende Leistungen angeht, sei erwähnt, dass er zum Beispiel in seinen letzten Semester sein einziges Projekt umsetzte − die Dampfmaschine, die mit einem speziellen Dampfverteilungsgerät ausgestattet war. Infolgedessen absolvierte er die Universität als einer der besten Studenten. Nach dem Abschluss erhielt Slawjanow den Titel eines Bergbauingenieurs der 1. Kategorie mit der Spezialisierung in der Metallurgie.

Erste Berufserfahrung sammelte Slawjanow in Fabriken im Ural, und zwar im staatlichen Bergbauwerk Wotkinsk und im Eisenschmelz- und Eisenwerk Omutinsk.

1883 wurde er in das staatliche Kanonenwerk Perm eingeladen. Schon 8 Jahre später leitete Nikolai Slawjanow dieses Werk, nachdem er dort bis zu seinem Lebensende arbeitete und die meisten seiner Entdeckungen machte.

пушечный завод
© Пермские пушечные заводы

In Russland steckte die Elektrotechnik Ende des 19. Jahrhunderts noch in den Kinderschuhen – man konnte noch keine Elektrogeräte herstellen, daher entwickelten Bachbrecher in der Region Woronesch unabhängig voneinander mehrere Geräte, testeten sie und führten sie in die Industrie des Landes ein.

Neben dem Elektroschweißen entwickelte Slawjanow zwei mit Dampf betriebene Gleichstromdynamomaschinen. Auf der Grundlage einer von denen baute der Erfinder ein Kraftwerk zur Beleuchtung der Fabrikhallen.

Der Ingenieur arbeitete weiter an der Modernisierung des Produktionsprozesses und führte eine "Badmethode" in die Metallurgie ein: um Lecks von geschmolzenem Grund- und Elektrodenmetall zu verhindern, wurde das Werkstück in ein Formteil aus Koks oder Quarz gelegt.

Der Wissenschaftler machte auch andere Entdeckungen, darunter von ihm selbst entwickelte Bogenlampen, verschiedene elektrische Messgeräte und ein halbautomatischer Regler der Länge des Schweißlichtbogens, den er als "elektrisches Schmelzgerät" bezeichnete. Der Mechanismus wurde als weltweit erstes halbautomatische Schweißgerät anerkannt. Es ermöglichte die Verwendung von Dynamomaschinen anstelle Batterien.

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© Славянов в главном зале заводской электростанции у динамо-машины собственной конструкции

Die Erfindungen von Nikolai Slawjanow ermöglichten das Schweißen von Stahlteilen mit großem Querschnitt und die Reparatur von Bauteilen und Mechanismen – von Kurbelwellen, Dampfzylindern, Zahnrädern, Rahmen von Dampfanlagen usw. Um die Wende zum 20. Jahrhundert wurden auf Grundlage seiner Ideen große Industrieanlagen für Hüttenwerke in Jekaterinodar, Lugansk, Ischewsk, Slatoust und Sewastopol hergestellt.

Das Leben des talentierten Ingenieurs war von kurzer Dauer. Im Herbst 1897 im Alter von 43 Jahren überwachte Nikolai Slawjanow den Schweißprozess im Freien in Perm. Dort erkältete er sich schwer und starb plötzlich.

славянов
© Славянов с рабочими

Heute führen den Metallschweißprozess Hunderttausende von Menschen und Zehntausende von Robotern weltweit durchgeführt. Die wirtschaftlichste und effizienteste Methode zum dauerhaften Verbinden von Metallen, wodurch zwei oder mehr Teile zu einem einzigen Teil werden, ist von größter Bedeutung. In Industrieländern trägt diese Methode zu mehr als die Hälfte des BIPs. Das Schweißen wird in der Großindustrie, in privaten Werkstätten unter Wasser und sogar im Weltraum eingesetzt. Keine einzige Industrie kann darauf verzichten: man kann es nicht vorstellen: die Bauindustrie ohne Krane, den Bergbau ohne Rohrleitungen und allseitig geschweißte Bohrer, die Landwirtschaft ohne Traktoren und Mähdrescher.

сварка
© Общественное достояние

"Der herausragende russische Wissenschaftler und talentierte Erfinder des Lichtbogenschweißens mithilfe einer Metallelektrode Nikolai Gawrilowitsch Slawjanow war einer der Pioniere der Elektrotechnik in Russland und trat mit seiner größten Erfindung, die die Menschheit bereichert hat, für immer in die Geschichte der Wissenschaft und Technologie in unserem Land und auf der ganzen Welt ein ", sagte Sergej Wawilow, Präsident der Akademie der Wissenschaften der UdSSR und Gründer der wissenschaftlichen Schule für physikalische Optik in der UdSSR.