Slavyanov'un Bardağı: Kaynak Teknolojisinin Dâhi Babası Nikolai Gavrilovich Slavyanov!

Rus bilim insanlarının dünyayı değiştiren icatları arasında elektrikli vagonlar, tank paletleri, radyo, elektrik trafoları, helikopterler ve daha pek çok örnek sayılabilir. Ancak 19. yüzyıl sonlarında Rus bilim ve teknolojisinin kayda değer figürleri düşünüldüğünde, tüm mühendislik tarihi meraklılarının, fakat özellikle de kaynak mühendislerinin tanıması gereken bir isim var: Maden mühendisi ve mucit Nikolai Gavrilovich Slavyanov (1854 - 1897).

Slavyanov, elektrik ark kaynak metoduna getirdiği yenilikçi çözümlerle bugün bildiğimiz konvansiyonel kaynak metodlarının babası konumundadır - ki günümüz endüstrisinde bu yöntemlerin yer almadığı herhangi bir yapı bulmak neredeyse imkansız!

Önceden söyleyelim; metalurji veya kaynak uzmanı değilseniz her ne kadar basitçe anlatılmaya çalışılsa da bu yazıda geçen pek çok ifadeye aşina olmadığınız için zorlanabilirsiniz. Ancak umarız, bugün vazgeçilmez hale gelen bir teknolojinin doğuşu ve bir mühendisin tarihi başarı hikayesi yine de ilginizi çekecektir.

"Slavyanov'un Bardağı" (İng: "Slavyanovsky Glass"), imal edildiği dönemde birleştirilmelerinin mümkün olmadığı düşünülen bronz, nikel, çelik, bakır, dökme demir, çan bronzu (bell bronze), tombac ve nikel gümüşü (İng: "nickel silver") olacak şekilde 8 adet, demir (ferrous) ve demir dışı (non-ferrous) metalin birbirine kaynak edilmesiyle oluşturulan, 5.330 gram ağırlığında 210 mm boyunda, dış yüzeyleri onikigen şeklinde işlenmiş bir test numunesidir. Yiyecek içecekle uzaktan yakından alakası olmayan bu parça, "bardak" ismini sadece görüntüsü nedeniyle almıştır.

Stolen History

"Bardak", aslen bir maden mühendisi olan Nikolai Gavrilovich Slavyanov tarafından, 1893 yılında metal bir elektrod ile elektrik ark kaynağı yöntemi kullanılarak, yöntemin potansiyelini daha görsel bir şekilde ifade edebilmek amacıyla üretilmişti. Slavyanov bu yöntemi geliştirirken dönemin şartları içinde çözülmesi oldukça zor olan ark kararlılığı ve güç kaynağı problemleri ile karşılaştı.

İki karbon çubuk arasında elektrik arkı yaratarak metallerin ergitilmesi yöntemi Fransız elektrik mühendisi Auguste de Méritens tarafından bulunmuş ve aynı zamanda de Méritens'in öğrencisi olan bir diğer Rus mühendis, Nikolai Nikolayevich Benardos tarafından patent altına alınmıştı. Bernardos, karbon bir elektrod ile elektrik ark kaynağı yöntemini geliştirmiş ve pratikte uygulanabilirliği konusunda belli sonuçlara ulaşmayı başarmış olsa da bu haliyle yöntem oldukça verimsizdi.

İşte bu noktada Slavyanov karbon elektrod yerine, ergiyerek kaynak metali haline gelen ve iki parça arasındaki boşluğu dolduran metal bir elektrod kullanarak uygulamayı yeniden yorumladı. Bu sayede kaynak teknolojisinin Bernardos metoduna göre daha geniş ölçekte kullanımının yolunu açan isim oldu. 1888 yılında ilk defa uygulanan ancak kendisi tarafından kaynaklı birleştirmeden ziyade bir döküm yöntemi olarak isimlendirilen bu yöntem, uzun yıllar boyunca gelişmiş metal işleme teknolojisi olarak anıldı ve kullanıldı.

weld.pfo-perm.ru

Fakat Slavyanov sadece kaynak yönteminin kendisini icat etmekle kalmadı, bu yöntemi uygulamak için gereken elektrod imalat yöntemlerini, kömür ve kuartz kalıpları, elektrik üretecek dinamoları ve elektriksel ölçüm aletlerine varana kadar ihtiyaç duyduğu tüm yardımcı ekipmanları da kendisi tasarlayarak üretti. Hatta Perm fabrikalarındaki 300 A ve 60 V üreten ilk enerji santrali de 1887 yılında kendisi tarafından tasarlanarak inşa edildi.

Slavyanov, metal yüzey ve elektrod arasındaki kaynak arkını meydana getirmek için özel bir yarı otomatik regulator tasarladı. Ark uzunluğunu sabit tutmak için bir ya da iki diferansiyel solenoid kullanan cihaz, kaynak yapılacak bölgenin üzerinde asılı duruyordu. Yüksek miktarlarda ergimeyi karşılamak için gereken kaynak teli ise bir el çarkı vasıtasıyla sürülerek kaynak bölgesini sürekli besliyordu.

Kaynak banyosunun atmosferdeki gazların zararlı etkilerinden korunması için üzerinin cam parçaları ve farklı alaşımlar ile elde edilen bir cüruf ile kaplanması, ilave edilen silisyum ile kaynak metali içerisinde hava kabarcığı oluşumunun önlenmesi, çatlamalara sebep olan yüksek soğuma hızının düşürülmesi için parçaya bir ön-ısıtma yapılması, ayrıca sızıntıların önlenmesi için kömür ve kuartz kalıplar kullanılması yine onun fikirleriydi.

weld.pfo-perm

Bir diğer yenilik olarak Slavyanov, ark oluşturmada ihtiyacı olan enerjiyi elde etmek için birbirine bağlanarak batarya haline getirilmiş pillerden vazgeçerek, doğdurdan dinamodan gelen elektrik enerjisini kullanmayı seçti. Üstelik tüm bu cihaz ve ekipmanlar Perm Top Fabrikaları'nda (Motovilikha Plants) N.G. Slavyanov'un yönetiminde, yer yer de bizzat kendi elleriyle yaptığı çalışmalarla üretildi. 18 Ekim 1888'de devlet komisyonundan bir heyetin de katılımıyla ilk defa yine aynı fabrikadaki bir buhar makinasının kırılan krank milinin kaynak edilerek tamirinde kullanılan yöntem, bunu takip eden 3.5 yıl boyunca ağırlıkları 7 tona kadar ulaşan 1630 farklı işte başarıyla uygulandı.

weld.pfo-perm

1891 yılında "Metallerin Elektrik Dökümü" (İng: "Electric Casting of Metals") olarak isimlendirdiği yönteminin patent haklarını Fransa (Patent No: 208604), Almanya (Patent No: 59892), İngiltere (Patent No: 16279), Avusturya-Macaristan, Belçika'da alan ve Amerika Birleşik Devletleri, İtalya, İsveç'de de başvurular yapan Slavyanov, kaynak makinasının potansiyelini daha görsel bir şekilde ifade etmek adına meşhur "bardak"lardan iki adet üretti.

Slavyanov'un bu çalışmaları ile 1892'de yapılan St.Petersburg 4. Elektrik Fuarı'nda altın madayla ve onur diploması, 1893 yılında Christopher Columbus'un Amerika'yı keşfininin 400. yılı için Şikago'da düzenlenen Dünya Fuarı'nda (İng: "World Columbian Exposition"), üzerinde "Elde edilen teknik devrim adına" yazan bir bronz madayla ve onur diploması ile ödüllendirildi. 

Researchgate

Üzerinde "Şikago Dünya Elektroteknik Fuarı. N.G. Slavyanov. Motovilikha Tesisi. 1893" yazısı işlenmiş olan orjinal numune, Perm'deki N.G. Slavyanov Anı Evi'nde sergilenmekte. Numunenin 1892'de St. Petersburg'da yapılan Dördüncü Elektrik Fuarı'nda sergilenen diğer ikizi ise halen St. Petersburg Tarih ve Teknoloji Müzesi'nde bulunuyor.

1891 yılında icadının detaylarının kısa bir özetini anlattığı "Maden Mühendisi Nikolai Slavyanov'dan Metallerin Elektrik Dökümü" (İng: "Electrical Casting of Metals by the Mining Engineer Nikolai Slavyanov") kitabı 1500 kopya halinde Rusça, ayrıca İngilizce, Fransızca ve Almanca olarak basıldı. İlk kitabının gördüğü talep üzerine Slavyanov 1892 yılında, literatürde metallerin elektrik ark kaynağı üzerine ilk yazılı çalışma olarak kabul edilen "Metallerin Elektrik Dökümü. Kurulum ve Uygulama Rehberi" (İng: "Electrical Casting of Metals. Guide to the installation and its practical application") isimli kitabını çıkardı.

weld.pfo-perm

Elde ettiği tecrübeler ışığında Slavyanov halen Moskova Kremlin'inde bulunan, 1737 yılında çıkan bir yangında ahşap iskelenin çökmesinden korkan askerlerin sıcak metal üzerine soğuk su dökmesiyle oluşan çatlaklar sonucu yaklaşık 10 tonluk bir parçası kopan, toplam 100 ton ağırlığındaki meşhur Çar Çanı'nı, geliştirdiği yeni kaynak yöntemiyle tamir etmeyi teklif etti. Aslında bunu başarmaması için hiç bir sebep yoktu. Ancak bu işin gerekliliği ve maliyeti üzerine basında çıkan tartışmalar sonucu projeden vazgeçildi.

Pixers

2017 yılına gelindiğinde "Bardak", Batı Ural Sertifikasyon Merkezi (ZUAC) bünyesinde çalışan bir grup kaynakçı tarafından, 130 yıl önceki Rus mühendislik başarısının anısına yeniden imal edildi ve üretilen bu replika NAKS (Национального агентства контроля сварки - Rus Ulusal Kaynak Kontrol Ajansı) başkanı Nikolai Aleshin'e hediye edildi.

ZUAC direktörü Aleksey Sigaev'e göre bu çalışma, NAKS'ın 20. yılı ve Slavyanov metoduyla kaynak tekniğinin icadının 130. yılını kutlamak için önemliydi.

Ancak orijinal parçada kullanılan metal alaşımlarının bir çoğu günümüzde kullanılmadığından, bulunması ve satın alınması çok zordu. Modern çan bronzu (Bell Bronze) artık farklı bir alaşıma sahip ve tompac ile nikel gümüşü sadece bozuk para basımında, mücevher ve silah üretiminde kullanıldığından pazar ulaşımı sınırlı ürünlerdi ve bu nedenle yeni numunenin farklı malzemelerle yapılmasına karar verildi. Ayrıca parçanın her bir katmanı örtülü elektrod, inert ve aktif gazlar içeren yarı otomatik gazaltı yöntemi, tungsten intert gaz yöntemi ve plazma ark kaynağını da içeren farklı kaynak yöntemleriyle yapıldı.

Center Svarki

Bugün N.G. Slavyanov'un teknik mirası üzerine düşündüğümüzde, fikirleri ve geliştirdiği yöntemlerin çağının ne kadar ötesinde olduğunu görüyoruz. 1897 yılında henüz 43 yaşındayken hayatını kaybeden mucidin zamansız ölümüyle kaynak teknolojisi adına başlatmış olduğu müthiş atılım, sadece Perm tesislerinde değil, Rusya'nın diğer pek çok endüstriyel girişiminde de yarım kaldı. Yöntemleri öğrencileri tarafından kulanılmaya devam edildiyse de, ölümünden sonra Rusya'da yapılan elektrik ark kaynaklı imalatların sayısı ciddi derecede azaldı.

wikipedia.ru

Maliyetin düşürülmesi ve imalat hızının artırılması amacıyla metodu bir hayli basitleştirildi. Kaynak çıplak elektrodlarla, cüruf koruması olmaksızın yapılmaya başlandı. Malzeme kırılganlığına etki eden ön-ısıtmadan vazgeçildi. Sonrasında su altı kaynağı ve 1920'li yıllarda tebeşir kaplı elektrodlar ile örtülü elektrod kaynağı denemeleri yine kendi kurduğu tesislerde gerçekleştirilmiş olsa da, Rusya'nın Slavyanov'un fikirlerine tekrar dönmesi 30 yıl kadar sürecekti.

Kaynak teknolojilerine ilgi duyuyorsanız ve bir gün yolunuz Perm'e düşerse bu yöntemin doğduğu şehirde Slavyanov Anı Evi'ndeki müzeyi gezebilir ve adına yapılmış anıt heykeli ziyaret ederken, bir dahinin ayak izlerini takip etmenin keyfini yaşabilirsiniz.