Большая Советская Энциклопедия (СС)
Шрифт:
Развитие атомной, авиационной и ракетной техники, приборостроения, повышение рабочих параметров машин (усилий, напряжений, скоростей, давлений, температур) потребовало разработки новых технологических процессов для высокопрочных и жаропрочных сплавов, новых термомеханических режимов обработки тугоплавких металлов (Mo, Nb, W, Cr и др.). Значит. развитие получил процесс прессования (выдавливания) металлов. Было освоено прессование профилей и труб переменного сечения, пустотелых профилей и панелей из алюминиевых сплавов, труб и профилей (в т. ч. переменного сечения и пустотелых) из титановых сплавов, прутков, профилей и труб из высокопрочных сталей, а также из жаропрочных сплавов на никелевой основе и тугоплавких сплавов. Помимо внедрения гидропрессовой техники, в том числе мощных штамповочных прессов с усилием 30—75 тыс. тс и горизонтальных гидравлических прессов для прессования металлов с усилием 12—20 тыс. тс, в 60—70-е гг. распространились принципиально новые технологические процессы: импульсное и взрывное прессование, беспрессовое изготовление деталей в холодном состоянии из жаропрочных сталей, титана, алюминиевых сплавов и др.
В разработке теоретических и технологическим проблем ковки, штамповки, прессования участвовали С. И. Губкин, И. М. Павлов, Е. П. Унксов, А. И. Целиков, И. А. Перлин, Б. В. Розанов, А. И. Зимин, П. С. Истомин и др. Исследования этих процессов ведутся в Центральном НИИ технологии машиностроения, Всесоюзном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте металлургического машиностроения, Всесоюзном институте лёгких сплавов и др.
Сварка. До конца 19 в. в России использовали только два способа сварки металлов — литейный и кузнечный. Основой принципиально новых методов соединения металлов явилось открытие в 1802 В. В. Петровым дугового разряда. В 1882 Н. Н. Бенардос и в 1890 Н. Г. Славянов предложили первые практически пригодные способы сварки с использованием электрической дуги. К 1911 распространилась также газовая сварка.
Научные исследования в области сварки развернулись после Октябрьской социалистической революции. В 1924 выпущены первые сварочные машины, спроектированные В. П. Никитиным. В 1929 для концентрации научно-исследовательских и конструкторских работ по сварке и резке металлов был создан Автогенный комитет при ВСНХ, а в 1931 — Всесоюзный автогенный трест. В годы 1-й пятилетки (1929—32) электросварку применяли не только для ремонта оборудования, но и для производства новых конструкций в строит. промышленности, транспортном и энергетическом машиностроении, судостроении и др. отраслях. Многие заводы использовали её в качестве основного технологического процесса при производстве котлов, вагонных конструкций, железнодорожных цистерн, цельносварных судов, трубопроводов и т. п. Научно-исследовательские работы велись в Центральном институте железнодорожного транспорта, Центральном НИИ технологии и машиностроения (ЦНИИТМАШ), НИИсудпроме, заводских лабораториях. Начались исследования по изучению распространения тепла при сварке (Н. Н. Рыкалин), прочности сварных конструкций и механизма образования напряжений от сварки (В. П. Вологдин, Г. А. Николаев). В 30-е гг. в НИИ и на заводах (особенно в Киеве под рук. Е. О. Патона) начались работы, в результате которых был создан способ автоматической сварки открытой дугой, а затем (начало 40-х гг.) способ автоматической сварки под флюсом с использованием оригинальной отечеств. аппаратуры. Эти методы позволили ликвидировать тяжёлый ручной труд, перевести сварку на индустриальную основу.
В период Великой Отечеств. войны 1941—45 сварочная техника использовалась в производстве танков, снарядов к ракетным установкам БМ-13 («Катюша») и др. вооружения. При изготовлении сварных бронекорпусов применялось оборудование для автоматической сварки под флюсом с постоянной скоростью подачи электродной проволоки (по принципу саморегулирования длины дуги, открытому В. И. Дятловым). В 1942 по дну Ладожского озера был проложен сварной трубопровод для доставки топлива в осажденный Ленинград. Разработаны методы подводной сварки и резки (К. К. Хренов и др.), используемые при ремонте поврежденных кораблей. Не прекращалась и научно-исследовательская работа: В. П. Никитин предложил сварку жидким присадочным металлом, Б. Е. Патон и И. К. Олейник — шланговую сварку под флюсом. Проводились исследования по точечной сварке металла больших толщин (А. С. Гельман), по металлургическим и металловедческим процессам при сварке (К. В. Любавский, А. М. Макара) и др.
В послевоенные годы развитие сварочной техники велось по трём направлениям: расширение механизации и автоматизации; изыскание новых способов нагрева металла; изучение и совершенствование металлургических процессов. В конце 50-х гг. в промышленности используют автоматическую сварку под слоем флюса, электрошлаковую сварку, газоэлектрические способы сварки, механизированную наплавку металлов. С помощью автоматической сварки перешли к поточному крупносекционному методу постройки судов, создали на её базе производство газо- и нефтепроводных труб большого диаметра, решили проблему цельносварного мостостроения. Электрошлаковая сварка, разработанная в институте электросварки им. Е. О. Патона, позволила преобразовать технологию и организацию производства массивных крупногабаритных изделий — прокатного оборудования, мощных прессов, валов гидротурбин, доменных комплексов и т. п. Сварку использовали при строительстве таких уникальных сооружений, как крупнейший в Европе цельносварной мост через Днепр в Киеве (1953), каркасы московских высотных зданий (начало 50-х гг.), атомные ледоколы «Ленин» (1959) и «Арктика» (1974). В 60 — начале 70-х гг. с помощью сварки построены мощные гидрогенераторы и гидропрессы, магистральные газо- и нефтепроводы, АЭС, цельносварные танкеры большого водоизмещения. Сварку используют в тяжёлом, энергетическом и транспортном машиностроении, электронной, полупроводниковой технике и в др. отраслях. Для повышения уровня сварочной техники созданы показательные заводы, цехи и участки сварных конструкций.
В 70-х гг. научно-исследовательская работа в области сварки сосредоточена на решении следующих проблем: работоспособность сварных соединений, расчёт сварочных напряжений и деформаций (Николаев
и др.); развитие теории источников тепла при сварке (Б. Е. Патон, Рыкалин, Хренов и др.); разработка физико-химических и металлургических основ сварки (Б. И. Медовар, В. В. Фролов, Любавский, М. Х. Шоршоров и др.); технология сварки, совершенствование сварочных материалов (А. И. Акулов, Г. Д. Никифоров и др.). Разработаны принципиально новые эффективные методы — диффузионная сварка в вакууме, в защитных и инертных газах, сварка трением, электроннолучевая и лазерная сварка, сварка дуговой плазмой и др. Сварку осуществляют в любых пространственных положениях, на суше, под водой. На космическом корабле «Союз-6» впервые в мире проводились опыты по сварке в космосе (1969, В. Н. Кубасов, Г. С. Шонин). институтом электросварки им. Е. О. Патона (СССР) и Центральным институтом сварки (ГДР). Созданы установки для электроннолучевой сварки изделий автомобильной промышленности (1974). Н.– и. работы по сварке ведутся в ЦНИИТМАШе, институте электросварки им. Е. О. Патона, МВТУ им. Баумана, Всесоюзном НИИ электросварочного оборудования, институте металлургии им. Байкова, ВНИИавтогенмаше, Московском авиационно-технологическом институте (МАТИ), Ленинградский политехническом институте, Московском энергетическом институте, в других НИИ и на кафедрах вузов. См. также Сварка, Сварное соединение, Сварочное оборудование, Сварочные материалы.
Механическая обработка. Первые теоретические исследования процесса резания металлов были проведены в России в 1868—69 И. А. Тиме. Основы науки о резании металлов были заложены русскими учёными К. А. Зворыкиным, А. А. Бриксом, А. В. Гадолиным и др. Широкие научные исследования в области резания металлов развернулись после Октябрьской революции 1917 благодаря быстрому развитию социалистической индустрии, в частности станкостроения, инструментальной промышленности, металлообработки. Начало исследованиям в области процесса резания положили работы А. Н. Челюсткина, обосновавшего формулу для силы резания (1922—26). Базой для научно-исследовательских работ в области резания металлов, разработки новых станков и инструментов, подготовки научных кадров стал созданный в 20-х гг. трест Оргаметалл. В начале 30-х гг. в Экспериментальном НИИ металлорежущих станков (ЭНИМС), Московском станкоинструментальном институте (СТАНКИН) и конструкторских бюро многих заводов развернулись научные и проектные работы по основным проблемам станкостроения: созданию отдельных типов станков и их типажа в целом, увеличению быстроходности и мощности станков, изысканию совершенных конструкций деталей и механизмов, применению автоматического управления, повышению износостойкости и долговечности станков. К этой работе были привлечены учёные и специалисты (А. С. Бриткин, Г. М. Головин, В. И. Дикущин, Д. Н. Решетов, Г. А. Шаумян и др.). В 1934 в ЭНИМСе был создан первый в Европе агрегатный многошпиндельный станок.
В 30-е гг. проводились интенсивные исследовательские работы в области создания новых инструментов и материалов для них. После выпуска первого отечественного прессованного твёрдого сплава «победит» (1929) в лабораториях вузов и заводов, в созданных в начале 30-х гг. Всесоюзном научно-исследовательском инструментальном институте (ВНИИ), Всесоюзном НИИ абразивов и шлифования (ВНИИАШ), СТАНКИНе велись исследования с целью широкого внедрения в производство твердосплавного инструмента, создания новых твёрдых сплавов и др. инструментальных материалов (минералокерамики), позволяющих повысить режимы резания. В разработке основ конструирования и расчёта режущего инструмента участвовали Г. И. Грановский, В. М. Матюшкин, И. И. Семенченко и др.
К началу 30-х гг. относятся первые после Октябрьской революции научные работы в области технологии машиностроения (А. П. Соколовский), продолженные затем Б. С. Балакшиным (точность регулирования размеров в процессе обработки), Н. А. Бородачёвым (теория точности), К. В. Вотиновым (проблемы жёсткости станков), О. М. Кованом (теория припусков), А. Б. Яхиным (теория баз) и др. Эти работы сыграли большую роль в решении многих технических проблем, связанных с механической обработкой материалов.
Важное значение для развития науки о резании металлов и создания советской школы резания имел период 1935—41, когда стахановское движение передовиков производства опрокинуло нормативы, тормозившие дальнейшее развитие техники, в том числе и в области резания металлов. Декабрьский (1935) пленум ЦК ВКП(б) предложил пересмотреть технические руководящие материалы, на которых базировались нормативы. С этой целью была создана Комиссия по резанию металлов для объединения всех научных исследований в стране в этой области. В работе Комиссии участвовали не только учёные (И. М. Беспрозванный, В. А. Кривоухов, Е. П. Надеинская, А. В. Панкин и др.), но и заводские коллективы, инженеры, мастера и рабочие. Было проведено по единой методике свыше 120 000 экспериментов по исследованию процесса резания, установлены силовые и стойкостные зависимости для всех видов металлорежущего инструмента и по всем основным металлам, применяемым в машиностроении, созданы инженерные методы расчёта геометрии режущей части инструмента и оптимальных режимов обработки различных материалов. В разработке физических основ процесса резания важную роль сыграли работы учёных в области смежных наук (В. Д. Кузнецов, П. А. Ребиндер и др.).
Перед Великой Отечеств. войной 1941—1945 станкостроение выпускало станки многих типов (в т. ч. агрегатные и специальные) с высокой степенью автоматизации, чему способствовали научно-исследовательские работы, выполненные в АН СССР, отраслевых институтах и специализированных лабораториях. Первые проекты автоматических линий из агрегатных станков были разработаны в ЭНИМСе ещё в 1936. В годы войны станки-автоматы, автоматические и полуавтоматические линии сыграли важную роль в массовом производстве вооружения при нехватке рабочей силы (только одна полуавтоматическая линия для расточки и сверления отверстий в корпусных деталях танка Т-34 заменила 19 тяжёлых расточных и радиально-сверлильных станков и высвободила 36 квалифицированных рабочих). В это же время значительно увеличился типаж станков (лишь одно конструкторское бюро под руководством Г. И. Неклюдова разработало около 190 типов оригинальных станков для производства миномётного вооружения).