На железнодорожных станциях Мотовилиха и Левшино в конце XIX в. висели два одинаковых сигнальных колокола, чей мелодично-бархатистый звон очень нравился пассажирам. И вот у левшинского колокола оторвалось било. Стали звонить обрезком рельса и откололи от края кусок. Звук, конечно, изменился. Опечаленный начальник станции попросил Славянова отремонтировать колокол.
Изобретатель провел анализ сплава разбитого колокола, сделал из такого сплава электрод и заварил выбитый край. Взяли на время исправный колокол с Мотовилихи да повесили оба колокола за перегородкой. В присутствии знатоков звона стали звонить поочередно то в один, то в другой. Разницы в звуке не обнаружили.
А дальше о починке колоколов стал слезно молить настоятель соседнего монастыря. Раньше-то колокола не чинили, а переливали заново — денег не напасешься. А электрическая сварка обошлась всего в 38 копеек!
В старинном дворянском роду Славяновых военная профессия считалась наследственной. Николай Егорович, дед изобретателя, пятнадцатилетним юношей поступил на военную службу. В том же возрасте начал служить и отец изобретателя — Гавриил Николаевич. Он женился на дочери курского помещика Софье Алексеевне Шаховской.
Первым ребенком в многодетной семье Гавриила Николаевича и Софьи Алексеевны (у них было восемь сыновей и три дочери) был сын Николай — будущий изобретатель. Он родился 23 апреля (5 мая) 1854 г.
Первоначальное образование Николенька получил дома, а восьми лет был отдан в Воронежский кадетский корпус. Родители решили готовить сына к военной службе. Хотя мальчик учился в кадетском корпусе хорошо, быть военным он не собирался. Потому на предпоследнем курсе подал прошение об увольнении и поступил в Воронежскую мужскую гимназию.
К тому времени обедневшая дворянская семья еле сводила концы с концами. А когда в 1868 г. в возрасте 43 лет умер Гавриил Николаевич, семья оказалась в бедственном положении, и пришлось продать имение.
В 1872 г. золотой медалист Николай Славянов успешно выдержал конкурсные испытания в Петербургском горном институте и был зачислен студентом. Физике его учил известный профессор К.Д.Краевич, а металлургию преподавал профессор Н.А.Кулибин, внук знаменитого русского изобретателя. На последнем курсе Николай спроектировал паровую машину с особым парораспределительным механизмом, за что получил почетный отзыв совета института.
Мать, обремененная семьей, конечно, не могла помогать старшему сыну. Приходилось давать частные уроки по математике, черчению, музыке и даже перекладывать печи. Так студент Николай Славянов попал в дом полковника В.В.Ольдерогге, где требовался специалист по ремонту каминов. Здесь он и познакомился с дочерью полковника Варварой. Ремонт каминов «затянулся» до конца декабря, а любовь к Варваре Ольдерогге — до конца жизни.
Как одному из лучших выпускников института Славянову присвоили звание горного инженера первого разряда и направили на Боткинский горный завод. Поэтому Николай поспешил сделать любимой предложение, которое Варвара благосклонно приняла. И сразу после свадьбы молодожены выехали на завод.
Работа отнимала много сил и времени, но Славянов трудился с большим увлечением. Под его наблюдением находилось все оборудование завода. Приходилось вникать во все мелочи ремонта машин и механизмов. А спустя несколько лет талантливого инженера назначили "на службу в распоряжение главного начальника Уральских заводов для определения на должность управителя механических фабрик Пермских заводов".
К началу 80-х гг. Мотовилихинский казенный завод стал одним из крупнейших предприятий царской России. Здесь трудилось свыше 4 тыс. человек. Кроме производства стальных пушек завод строил пароходы, паровые машины, паровые котлы и многие другие машины и механизмы. Первое время Славянов был управителем орудийных и механических цехов. Но в июле 1891 г. стал горным начальником, управляющим заводом. В этой должности и проработал до конца жизни.
Мартеновское производство оказалось новым делом, и Славянов приглашает на Мотовилихинский завод А.А.Износкова — строителя первых мартенов в России. Вместе они начинают опытные работы по изготовлению артиллерийских снарядов более высокой прочности, которые смогли бы поразить мощные броненосцы. Военные стрельбы на полигоне превзошли все ожидания: сферические снаряды из литой некованой стали пробивали шестидюймовую броню не хуже снарядов крупповского производства.
В 1885 г. Славянов отправился в четырехмесячную заграничную командировку, побывал на Всемирной выставке в Антверпене и электротехнической в Кенигсберге, знакомился с производством на заводах общества Кокериль и Круппа. На бельгийских заводах, чтобы лучше узнать производство, даже поработал простым рабочим.
Результаты не замедлили сказаться. Вскоре на заводе началось строительство первой электростанции для освещения завода. Две динамо-машины постоянного тока для нее были сделаны по чертежам и расчетам Славянова. Первый ток они дали в 1887 г. и в действие приводились паровыми машинами. На распределительных щитах электростанции Славянов впервые применил шинную проводку, изобрел регуляторы для дуговых ламп. Всего на территории предприятия и в цехах горело 2,5 тыс. дуговых фонарей.
Славяновские динамо-машина, дуговые лампы, различные электроизмерительные приборы экспонировались на Урало-Сибирской научно-промышленной выставке в Екатеринбурге. Экспертная комиссия наградила инженера большой серебряной медалью "За достоинства предметов, представленных на выставке".
Но главное, первая электростанция стала технической базой двух основных изобретений Николая Гавриловича — дуговой электрической сварки и электрического уплотнения металлических отливок.
Как известно, в основу электрической сварки металлов положено явление электрического разряда в виде электрической дуги, открытой академиком В.В.Петровым. А первым в мире электротехником, успешно применившим электрическую дугу для сваривания и разъединения металлов, был Н.Н.Бенардос (ИР, 7, 06). Но Бенардос применял угольный электрод, источником тока была огромная аккумуляторная батарея. Славянов же пошел дальше.
При отливке в стальных болванках нередко появлялись усадочные раковины и пустоты, чаще всего в верхней трети слитка, где металл дольше оставался жидким. На помощь металлургам пришло электрическое уплотнение металлических отливок. Славянов сделал вывод, что если верхнюю часть слитка поддерживать в расплавленном состоянии, то металл непременно будет застывать снизу вверх. Благодаря этому газы свободно покинут жидкий металл, и усадочные пустоты не возникнут. Чтобы поддерживать верхнюю часть слитка в расплавленном состоянии, Славянов использовал электрическую дугу. Электродами служили поверхность слитка и угольный стержень. Новый способ борьбы с раковинами и пустотами в металлических отливках быстро вошел в практику Мотовилихинского завода, вскоре его переняли и другие предприятия.
Заявку на изобретение Славянов подал 8 августа 1890 г. и вскоре получил привилегию на “Способ электрического уплотнения металлических отливок». В том же году он запатентовал и способ электрической сварки.
Первые работы по электрической сварке на заводе начались в 1888 г. Славянов испытывал свой способ сварки на разных металлах и сплавах, брал такие детали, которые легко проверить в работе после ремонта, например ступенчатые шкивы от токарных станков, зубчатого колеса, маховики от сверлильных станков. Эти детали считались совершенно вышедшими из строя и предназначались на переплавку.
Николай Гаврилович сразу же отказался от огромной аккумуляторной батареи Бенардоса и электрический ток для сварки стал брать от динамо-машины. Отказался он и от угольного электрода. Один полюс динамо-машины соединил с обрабатываемой деталью, а другой — с металлическим стержнем, который вставлялся в специальный сварочный аппарат, так называемый плавильник. Электрическая дуга, которая при пропускании тока возникала между металлическим стержнем и обрабатываемой деталью, плавила металл стержня и детали. Когда действие дуги прекращалось, металл застывал, и получалось прочное соединение.
Для удобства плавильник подвешивали на специальном приспособлении. Можно было работать одним плавильником, но можно было вести сварку и двумя последовательно соединенными. Для часто повторяющихся работ Славянов сконструировал специальный станок, например для изготовления паропроводных труб из красной меди. Из листовой меди загибалась труба, заформовывалась, клалась на ролики и нагревалась. Плавильник подвешивался неподвижно, а труба передвигалась вдоль своей оси при помощи рейки на станке.
Опыты оказались столь удачными, что спустя год цех электросварки переименовали в электролитейную фабрику, куда узкоколейкой доставлялись большие детали. Новым способом Славянов отливал небольшие детали, сваривал в одно целое два или несколько металлических предметов, исправлял негодные или неудачные отливки, поковки, заливал раковины в чугунном и бронзовом литье и в готовых деталях, заливал волосовины, песочины в стальных изделиях, приливал к готовым частям небольшие недостающие части.
Летом 1891 г. в Мотовилиху приехала специальная комиссия, которая ознакомилась с электрической сваркой по способу Славянова. В своем заключении она написала: "Способ электрической отливки Славянова не имеет ничего общего с известным способом электрической пайки Бенардоса, которым работает компания «Электрогефест». Нам остается только пожелать возможно более широкого распространения этого способа".
Высокую оценку изобретению Славянова в 1892 г. дала Четвертая электрическая выставка в Петербурге, наградившая изобретателя золотой медалью. В 1893 г. на Всемирной электротехнической выставке в Чикаго изобретателю «за дуговую электрическую сварку» была присуждена золотая медаль. Там экспонировался знаменитый славяновский стакан: обработанный в виде двенадцатигранной призмы с круглыми основаниями сплавленный из разных металлов брусок, высверленный внутри. Американцы-то полагали, что электрическая сварка непригодна для цветных металлов, шов получится очень непрочный. А спаивать цветные металлы с черными вообще нельзя. Вот Славянов и наварил своим способом разные металлы один на другой, чтобы посрамить неверящих.
Только за три года на Мотовилихинском заводе по способу Славянова отремонтировали более 1850 самых разнообразных по весу (от 3 фунтов до 800 пудов) и по назначению деталей. На это ушло 765 пудов металлических электродов. А к концу 1896 г. на всех заводах России было исправлено всевозможных деталей (орудийных лафетов, судовых механизмов, доменного и мартеновского оборудования, валов прокатных станов, якорей, цепей, зубчатых колес) общим весом более 42 тыс. пудов.
Электрическая сварка применялась на паровозостроительном заводе в Коломне, на заводах Леснера и Невского механического товарищества в Петербурге, на трех заводах в Варшаве, в Обществе пароходства и торговли в Севастополе, в Сормовских и Нижегородских судоремонтных мастерских, на Ижевском, Боткинском, Луганском и Златоустовском заводах.
Гораздо энергичнее, чем в России, дуговая электрическая сварка металлов стала применяться на заграничных предприятиях. Уже в 1890—1892 гг. Славянов получил патенты на свое изобретение во Франции, Англии, Австро-Венгрии, Бельгии, Германии, США, Швеции, Италии. В Германии первое место по количеству и весу обрабатываемых способом Славянова деталей занимали заводы Круппа в Эссене. В США больше всего электрической сваркой заинтересовались машиностроительные заводы и железнодорожные мастерские.
Дружная семья Славяновых жила довольно скромно. Значительную часть оклада Николай Гаврилович тратил на опытные работы, связанные с электрической сваркой и другими изобретениями. У Варвары Васильевны и Николая Гавриловича было три сына — Николай, Александр, Василий — и дочь Людмила. Сыновья учились в Пермской мужской гимназии и каждый день, независимо от времени года и погоды, пешком ходили из Мотовилихи в Пермь.
По инициативе Славянова в Пермском реальном училище было открыто горнозаводское отделение, появилась уникальная минералогическая коллекция.
Николай Гаврилович, не жалея сил и здоровья, отдавался любимому делу. Работая на открытом воздухе в электрическом цеху зимой, он сильно простудился и заболел ревматизмом. Это привело к тяжелой болезни сердца. Лечился в Крыму, на минеральных водах, но приостановить развитие болезни не удалось. Дело осложнялось тем, что даже тяжело больной, он всегда ходил на завод. Просто не мог жить без любимой работы.
Жизнь талантливого изобретателя оборвалась внезапно. 27 сентября 1897 г. он подписал свой последний приказ по заводу, 3 октября присутствовал при заварке вала паровой машины, а 5 октября в десять часов утра его не стало. Ему было всего 43 года.
Проводить управляющего в последний путь пришли все рабочие завода, их семьи — свыше десяти тысяч человек. Гроб с телом покойного от дома до ограды мотовилихинской церкви несли на руках. На огромной чугунной плите, что прикрыла могилу изобретателя, при помощи наплавки сделали такую надпись: "Дорогому нашему начальнику и другу рабочих Николаю Гавриловичу Славянову, изобретателю электросварки, от благодарного русского народа".