В Перми изготовили копию стакана Славянова

Летом 2017 года в Перми команда сварщиков из Западно-Уральского аттестационного центра (ЗУАЦ) реализовала амбициозный проект по изготовлению копии стакана Н.Г.Славянова.
За последние 125 лет это первая документально зафиксированная попытка повторить то, что было сделано в 1893 году Н.Г.Славяновым на Пермских пушечных заводах в виде демонстрации возможностей изобретенного им нового метода соединения металлов.
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.

Фотографии из фондов музея Н.Г.Славянова

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, да это и в принципе не возможно, как не возможно повторить узор на златоустовском клинке.

Начало работ. Главный сварщик проекта "Стакан" Андрей Пищальников начинает наплавку первого слоя металла


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.

Андрей Пищальников


Вот так происходил процесс "отливки" стакана, а точнее наплавки медного слоя. Все сварочные работы проводились на территории ЗУАЦ.


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.
Первичная обработка на токарном станке. Здесь еще можно понять, что из себя представляла заготовка после завершения отливки




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?


Отремонтированная и обточенная заготовка стакана


Так как стакан был граненый и имел специфическую форму заготовке потребоваль фрезерная обработка.
Процессс обработки заготовки на фрезерном станке.


После обработки фрезой были выявлены дополнительные дефекты


Отдефектованный стакан


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


Обработку стакана делает Руслан Минияров


А Алексей наблюдает за процессом








Меняем резцы


Стакан постепенно приобретает знакомые очертания








Чистовая обработка граней






Вот что получилось


Теперь осталось технологическую ось и проточить полость стакана


Обрезаем все лишнее






Проточка полости стакана


Видео внутренней обработки "Стакана Славянова" на токарном станке


Вот как-то так получилось


Берем еще теплый полуфабрикат стакана и отправляемся в Мемориальный музей Н.Г.Славянова - сравнить с оригиналом.
Денис Мальцев и Алексей Сигаев в музее Н.Г. Славянова с "третьим стаканом".
Тяжелый, одному не удержать на вытянутой руке.


Коллектив сотрудников музея Н.Г.Славянова с третим в истории Славяновским стаканом


А теперь едем делать чистовую обработку изделия шлифовкой


И это еще не окончательный вариант, но уже можно фотографироваться у здания ЗУАЦа




Наш стакан был отвезен в Москву и торжественно вручен пермскими сварщиками президенту НАКС Николаю Алешину на юбилейном съезде СРО НАКС.
В настоящее время "третий стакан Славянова" находится в дирекции национального агентства контроля сварки (г.Москва)


Репортаж о том как в Перми сварили "Стакан Славянова" на телеканале "Рифей"