Николай Николаевич Бенардос

Николай Николаевич Бенардос (26 июля [7 августа] 1842, село Бенардосовка, Екатеринославская губерния — 8 [21] сентября 1905, Фастов, Киевская губерния) — русский изобретатель, инженер-технолог, создатель одного из первых в мире практически применимых способов электрической дуговой сварки металлов, известного как «способ Бенардоса». Его работы заложили основы современной электродуговой сварки плавящимся электродом.

Биография

Происхождение и ранние годы

Николай Николаевич Бенардос родился в дворянской семье обрусевших греков. Его отец, Николай Пантелеевич Бенардос, был участником Отечественной войны 1812 года, владел имением в селе Бенардосовка (ныне — в черте города Новомосковск, Днепропетровская область Украины). Мать, Екатерина Николаевна, происходила из рода Манжосов. Детство Николай провёл в родовом имении, получил домашнее образование, включавшее изучение естественных наук, математики и иностранных языков.

В 1862 году поступил на медицинский факультет Киевского университета Святого Владимира, но вскоре оставил учёбу из-за увлечения механикой и техникой. В 1863 году перевёлся в Петровскую земледельческую и лесную академию (ныне — Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К. А. Тимирязева), где изучал инженерное дело, сельскохозяйственную технику и металлургию. В 1867 году окончил академию со званием учёного-агронома.

Инженерная и изобретательская деятельность

После окончания академии Бенардос вернулся в родовое имение, где занимался сельским хозяйством и одновременно конструировал различные механизмы. В 1870-х годах он разработал ряд усовершенствований для сельскохозяйственных машин: плуги, сеялки, молотилки. В 1873 году получил первый патент на «Усовершенствованный плуг».

В 1878 году Бенардос переехал в Санкт-Петербург, где устроился на работу в Главное инженерное управление Военного министерства. В этот период он активно занимался изобретательством в области электротехники, металлургии и транспорта. Среди его ранних изобретений — электрический аккумулятор, усовершенствованная динамо-машина, прибор для измерения силы тока.

Создание электродуговой сварки

В 1881 году, работая над проблемой соединения металлических деталей для нужд военной техники, Бенардос предложил использовать электрическую дугу, горящую между угольным электродом и свариваемым изделием. В качестве источника питания он использовал гальванические батареи, а позже — динамо-машины. Для защиты расплавленного металла от окисления он применял флюсы (в частности, буру) и инертные газы.

В 1882 году Бенардос подал заявку на привилегию (патент) на «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока». Патент был выдан в 1885 году (Российская империя, привилегия № 11982). В 1885–1887 годах он получил патенты на этот способ во Франции, Великобритании, Германии, Бельгии, Австрии, Италии и США.

Суть изобретения заключалась в следующем: между угольным электродом (катодом) и свариваемым металлом (анодом) зажигалась электрическая дуга. Под действием высокой температуры (около 3500–4000 °C) металл плавился, образуя сварочную ванну. Для заполнения шва в зону дуги подавался присадочный металлический пруток. Бенардос назвал этот процесс «электрогефестом» (от греческого «гефест» — бог огня и кузнечного ремесла). Впоследствии способ получил название «сварка по Бенардосу» или «сварка угольным электродом».

Дальнейшие изобретения

Помимо сварки, Бенардос разработал ряд других технологических процессов на основе электрической дуги:

• Электрическая резка металлов — использование дуги для разрезания металлических листов и профилей.
• Электрическая пайка — соединение деталей с помощью расплавленного припоя под действием дуги.
• Электрическая сварка чугуна — разработка специальных режимов для сварки хрупкого чугуна.
• Электрическая наплавка — нанесение слоя металла на поверхность детали для восстановления или упрочнения.

Он также создал:

• Сварочный аппарат «Электрогефест» — переносное устройство для дуговой сварки, включавшее угольный электрод, держатель, кабель и источник тока.
• Сварочный шлем — прототип современного защитного щитка с тёмным стеклом для защиты глаз сварщика.
• Сварочный стол — устройство для фиксации деталей при сварке.

В 1890-х годах Бенардос работал над созданием электрических аккумуляторов, электрических ламп, электрических двигателей. Он также изобрёл «электрический плуг» — устройство для вспашки почвы с использованием электрического тока.

Последние годы и смерть

В 1890-х годах Бенардос столкнулся с финансовыми трудностями. Его патенты не приносили дохода, а попытки организовать промышленное производство сварочного оборудования не увенчались успехом. В 1899 году он разорился и был вынужден продать имение. Последние годы жизни провёл в бедности, живя в городе Фастове (Киевская губерния) у своего сына.

Николай Николаевич Бенардос скончался 8 (21) сентября 1905 года от воспаления лёгких. Похоронен на кладбище в Фастове.

Изобретение электродуговой сварки

Суть способа

Способ Бенардоса основан на использовании электрической дуги, горящей между угольным электродом и свариваемым изделием. Электрод подключался к отрицательному полюсу источника тока (катод), а изделие — к положительному (анод). Дуга возбуждалась кратковременным замыканием электрода на изделие с последующим разведением их на расстояние 2–4 мм.

В зоне дуги температура достигала 3500–4000 °C, что обеспечивало плавление основного металла и присадочного прутка. Для защиты сварочной ванны от окисления Бенардос использовал флюсы (бура, канифоль) или подавал в зону сварки инертный газ (например, водород). Присадочный металл подавался вручную в виде прутка диаметром 3–6 мм.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Простота и надёжность оборудования.
• Возможность сварки различных металлов (сталь, чугун, медь, латунь).
• Высокая производительность по сравнению с кузнечной сваркой.
• Возможность сварки в любом пространственном положении.

Недостатки:

• Необходимость использования угольных электродов, которые быстро сгорали.
• Сложность регулирования длины дуги.
• Загрязнение шва углеродом при использовании угольного электрода.
• Необходимость защиты сварочной ванны от воздуха.

Значение для развития технологии

Изобретение Бенардоса стало первым практически применимым способом электрической дуговой сварки. Оно позволило заменить трудоёмкую кузнечную сварку и клёпку более эффективным процессом. В 1880-х годах способ Бенардоса начал использоваться на железных дорогах для ремонта рельсов, в судостроении для соединения металлических листов, в машиностроении для изготовления котлов и резервуаров.

В 1888 году русский инженер Н. Г. Славянов усовершенствовал способ Бенардоса, предложив использовать металлический электрод вместо угольного, что позволило отказаться от присадочного прутка. Этот метод получил название «сварка по Славянову». Оба изобретения стали основой для развития современной электродуговой сварки.

Другие изобретения и разработки

Электрические аккумуляторы

Бенардос разработал несколько типов электрических аккумуляторов, в том числе свинцово-кислотные и щелочные. В 1880-х годах он создал аккумуляторную батарею для питания сварочного аппарата, которая могла работать в полевых условиях.

Сельскохозяйственная техника

В 1870-х годах Бенардос изобрёл «электрический плуг» — устройство, в котором вспашка осуществлялась за счёт электрического тока, пропускаемого через почву. Однако практического применения это изобретение не получило из-за высокой энергоёмкости и сложности регулировки.

Транспортные средства

Бенардос работал над созданием электрического экипажа (электромобиля) и электрической железной дороги. В 1880-х годах он построил действующую модель электромобиля, питавшегося от аккумуляторов, но не смог найти инвесторов для её серийного производства.

Признание и память

При жизни

При жизни Бенардос не получил широкого признания. Его изобретения были оценены лишь узким кругом специалистов. В 1885 году он был награждён золотой медалью на Всероссийской промышленной выставке в Москве за «Электрогефест». В 1887 году его способ сварки демонстрировался на Всемирной выставке в Париже, где получил почётный диплом.

Посмертное признание

После смерти Бенардоса его имя было надолго забыто. В 1930-х годах, в связи с индустриализацией СССР, интерес к истории сварки возрос. В 1935 году была учреждена премия имени Н. Н. Бенардоса за выдающиеся достижения в области сварочного производства. В 1942 году, к 100-летию со дня рождения изобретателя, были изданы его труды и биографические очерки.

В 1954 году на могиле Бенардоса в Фастове был установлен памятник. В 1962 году его имя было присвоено Киевскому заводу сварочного оборудования (ныне — ООО «НПО «Бенардос»). В 1970 году в Москве на территории ВДНХ был установлен памятник Бенардосу и Славянову.

Памятники и мемориалы

• Памятник Н. Н. Бенардосу и Н. Г. Славянову в Москве (скульптор В. М. Клыков, 1970).
• Памятник Н. Н. Бенардосу в Фастове (1954).
• Мемориальная доска на здании Петровской академии в Москве.
• Улица Бенардоса в городе Новомосковск (Днепропетровская область, Украина).

Источники

• Бенардос Н. Н. Электрогефест. Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока. — СПб., 1885.
• Хренов К. К. Электрическая дуговая сварка. — М.: Машгиз, 1952.
• Шапиро Л. С. Николай Николаевич Бенардос. — М.: Наука, 1965.
• Патон Б. Е. Сварка и родственные технологии. — Киев: Наукова думка, 1985.
• Большая советская энциклопедия. 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1970. — Т. 3.