TECHNIKATÖRTÉNET
Bermann Miksa - szikrapróba
Bermann Miksa (1861. november 7.-1925. augusztus 2.)
Bermann Miksa az acél anyagvizsgálat szikrapróbás módszerének feltalálója volt, de nevét ma már a szűkebb szakma művelői sem ismerik. Az általa kifejlesztett gyors, egyszerű, gyakorlatias összetétel-ellenőrzési módszer széles körben elterjedt, de személye, akárcsak életében, halála után is homályban maradt.
Életének nagy része a "boldog békeidők"-nek nevezett korszakban folyt, de a kor csillogásából, gazdagságából neki semmi sem jutott. 1861-ben született, szegény bádogosmester tízgyermekes családjában. Mint jó tanuló, tehetséges diák, magántanítványok vállalásával, ösztöndíjak megpályázásával szedte össze a pénzt tanulmányai folytatásához. A Műegyetemen szerzett gépészmérnöki diplomát. Származását tekintve nem csoda, hogy biztonságra, nyugdíjas állásra törekedett, a magasabb jövedelmet kínáló magáncégek helyett a szolid biztonságot kínáló MÁV-ot választotta első munkahelyéül, és évtizedek múltán innen is ment nyugdíjba. Végigjárta az akkor szokásos ranglétrát a segédmérnöki beosztástól a főfelügyelőségig. Szűkszavú, zárkózott ember volt. Négy gyermekének nevelése mellett nem volt alkalma vagyongyűjtésre. Hiába volt ötletekkel teli, több szakterületen is maradandót alkotó tehetséges mérnök, eredményeit nem tudta aprópénzre váltani. Anyagi és erkölcsi sikerek, elismerés nélkül halt meg 1925-ben, mindössze 64 évesen.
Bermann Miksa szakmai érdeklődése, tudományos működése három területet ölelt fel: a szerszámacélok gyártását, hőkezelését, a hegesztést és végül az acélok összetételének szikrapróba segítségével történő meghatározását.
Fiatal mérnökként kezdte kutatásait az ötvözőanyagoknak a szerszámacélok mechanikai tulajdonságaira - kovácsolhatóságára, hegeszthetőségére, szívósságára, rugalmasságára - gyakorolt hatásáról. Tanulmányozta a helyes edzés feltételeit és az edzés sikerességének gyors ellenőrzését töretpróba alapján. Edzőkemencét tervezett stabil és hordozható kivitelben. A vegyes tüzelésű, szabályozható üzemmódú kemencében az edzésre kerülő szerszámok nem érintkeztek az égéstermékekkel, így nem szennyeződött a fémfelület, és mód nyílt a megeresztés elvégzésére is. Az új típusú hőkezelő kemencét és eljárást főként a kisméretű, vékony falvastagságú öntvények gyártása során használták. Bermann Miksa munkája elismeréseként két alkalommal is képviselte munkahelyét a Nemzetközi Anyagvizsgáló Egyesület kongresszusain: 1906-ban Brüsszelben, majd 1909-ben Koppenhágában. A szerszámacél gyártásra vonatkozik Bermann egyetlen, 1915. április 19-én bejelentett, 73692-es lajstromszámú szabadalma is. Az általa javasolt, bórt, molibdént, vanádiumot, titánt, kobaltot és krómot kis mennyiségben tartalmazó gyorsacél alkalmas volt a drága, volfrámtartalmú anyagok helyettesítésére.
A század elején a tűzihegesztés a javítási technológiának igen fontos eszköze volt, különösen a vasúti járművek vonóhorogjai, ütközőrúdjai esetében, amelyeknek ugyanakkor rendkívül szigorú előírásoknak kellett megfelelniük a biztonságos üzemmód érdekében. Ezért fordult Bermann Miksa figyelme a hegesztés felé, és ebben a témakörben német nyelven több cikket és egy könyvet is publikált. Helyesen ismerte fel, hogy a tökéletlen hegesztésnél az oxidrétegek gátolják a fémfelületek megfelelő összeforrását, vagyis csak akkor létesül kohéziós kapcsolat, ha az acélban levő anyagok redukálják az összehegesztendő felületeket borító oxidrétegeket, emellett pedig megfelelő nagyságú külső nyomást gyakorolunk a hegesztendő tárgyakra. A legaktívabb redukáló elemek az acélban a szilícium, a mangán, a foszfor és a karbonból keletkező szénmonoxid. Kísérletei során rájött, hogy a hegesztés sikeressége elősegíthető salakképzők használatával, amelyek folyós állapotban feloldják a felületen képződő vasoxidokat. A salak kalapácsolással könnyen eltávolítható. A hegesztés sikerességét csavarópróbákkal ellenőrizte. A kovácshegesztésen kívül Bermann az autogénhegesztés, valamint az autogénvágás elméletével és gyakorlatával is foglalkozott. Életének fő műve azonban a szikrapróba alapján történő acélelemzés volt.
A már akkor is széles körben alkalmazott metallográfiai vizsgálatokkal szemben gyorsan elvégezhető, roncsolásmentes, olcsó, különösebb előképzettséget nem igénylő vizsgálati módszert akart kidolgozni a gyártóművek raktáraiban felhalmozódó sokféle vasanyag gyors azonosítása céljából. "Szerszámacél vizsgálataim és a csiszolókorongok összehasonlító kipróbálása céljából végzett kísérleteim közben bukkantam a szikrapróbára" - írja a témára vonatkozó első cikkében 1908-ban. Persze őelőtte is nagyon sokan látták a köszörűkövön szikrázó acél csóváját, mégsem jutott eszébe senkinek, hogy az apró tűzijátékból az acél minőségére lehetne következtetni.
Az eljárás lényege, hogy a vasanyag csiszolásánál gyorsan forgó koronghoz nyomjuk az acélt, és a csiszolókorong éles kristályszemcséi apró forgácsokat vágnak ki az acélból, melyek fénynyalábok alakjában jelennek meg a szemlélő előtt. A szikrakép előállítása tehát forgácsoló művelettel történik. Célszerűen a korong kb. 20 mm vastag, korund szemcséjű, keramikus kötésű, 60-80-as szemcsenagyságú, és 20-30 m/s kerületi sebességgel forog. Az anyagot úgy kell a korongra nyomni, hogy vízszintes szikracsóvát kapjunk. Bermann Miksa a szikrapróbát így határozta meg: "Az ütközés munkája, mely a kiragadott anyagrészecske anyagvonzását legyőzte, egyben súrlódási meleggé alakult, meleget fejlesztett, melyet éles kristályok esetén javarészt az anyagrészecske vesz fel. Ez a meleg a vasrészecskét izzóvá teszi." Ez az izzó vasrészecske a szikra. A kihulló csiszolókristályok szintén tovaröpülnek, de mivel nem izzanak, repülésük nem látható, nem zavarják a vizsgálatot. A szikra útja keletkezésétől eltűnése pillanatáig (amikor izzása megszűnik) a szikrasugár. A szikrasugarak összessége a szikranyaláb. A szikrasugarak hosszúsága 60 mm-től 500 mm-ig terjedhet az anyagminőségtől függően, ezenkívül befolyásolja még a vasrészecske tömege, a csiszolókorong szögsebessége és a nyomás nagysága. A korongot elhagyó vasforgácsot hűti ugyan a levegő, oxigénje viszont táplálja az égést. Mivel a melegfejlődés nagyobb mértékű a lehűlésnél, a vasrészecske hőmérséklete folyamatosan emelkedik, fehéren izzik, majd megömlik, explóziós jelenségek keletkeznek, ezekből azután következtetni lehet az ötvözet összetételére.
A szikrakép előállítása
A fentieket Bermann Miksa 1908-ban írta le. 1915-ben már továbbfejlesztett megfigyeléseit ismerteti az Anyagvizsgálók Közlönyében. Ekkor már tételként jelenti ki, hogy "a szikrakép éppen olyan tulajdonsága az anyagnak, mint a fizikai vagy vegyi tulajdonságok".
A szikrakép különböző alapformák szerint változhat. A továbbiakban csak néhány gyakorlati megfigyelést, "alapesetet" sorolunk fel a Bermann által bőségesen felhozott példák közül. Minél nagyobb az acél karbontartalma, annál jobban csökken az olvadáspont, ezért a szikrakép is nagyobb intenzitású lesz, az acélszemcsék hőfoka az olvadáspont fölé emelkedik és az íven bojtos szikrák keletkeznek. A szilícium gyorsabban oxidálódik, mint a karbon, a vasszemcse olvadási hőfoka a karbon elégése előtt megemelkedik, a szikranyaláb rövidebb lesz, izzása világosabb, a primer szétesés után ég el a karbon és szekunder íven esik szét a szemcse. A mangán hátráltatja a karbon oxidációját, ezért a primer szikraív szétesése után szekunder ív keletkezik, amely végén cseppekre zsugorodva esik szét. Gyakran egészen csekély százalékban jelen levő ötvözőelemet is fel lehet ismerni a szikrakép alapján.
A különböző széntartalmú acélok szikraképei
A szikravégződések alapformái: 1. hegyes, 2. lándzsás, 3. bojtos, 4. bunkós, 5. csepp alakú
Bermann Miksa felismerte, hogy a szikraképek összehasonlításához fénykép-etalonsorozatokat kellene készíteni, de sajnos megfelelő fényképezőgép nem állt rendelkezésére, így ötletét külföldön fejlesztették, tökéletesítették tovább, az ő érdemei pedig feledésbe merültek. A szikrapróbát ma is alkalmazzák, mint az anyagok azonosí- tásának egyszerű, gyors módszerét, amely persze csak megközelítő, gyakorlati eljárás, de a pontosabb, költségesebb módszerek hasznos kiegészítője maradt.
Bermann Miksát a halálakor megjelent nekrológok "acélanatómus"-nak, "a búzakalász alakú szikra csendes figyelőjé"-nek nevezték. A Népszava így írt: "A nagy anyagvizsgáló mentes volt az anyagias gondolkodástól." A szikrapróbából nem tudott meggazdagodni egy olyan korban, amelyben "mások pénzt csiholtak a semmiből, isteni szikra nélkül is". Pályafutása sok magyar feltaláló sorsát példázza: ötletekben, kitartásban, megalapozottságban nem volt hiány a találmányánál, csak a megfelelő szponzor és menedzser hiányzott.
Longa Péterné