Основные этапы развития контактной сварки в нашей стране. Научные школы и ведущие организации

 

Для довоенного периода развития контактной сварки в СССР наиболее характерна тенденция освоения передового зарубежного опыта, главным образом в автомобилестроении. Опыт, полученный при пуске первых автомобильных и тракторных заводов, послужил толчком к организации выпуска мощных отечественных контактных машин улучшенной конструкции и одновременно способствовал освоению ряда относительно новых технологических процессов — рельефной и Т-образной сварки при изготовлении тормозных колодок и колес, шовно-стыковой сварки труб из непрерывно сворачиваемой стальной ленты, точечной и шовной сварки с гальваническим покрытием и др.

Большую роль во внедрении контактной сварки в машиностроении в период первых пятилеток сыграл Сварочный комбинат Оргаметалл, предшественник нынешнего Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ), руководимый в то время энтузиастом сварки Я.М. Глуховым. Количественный и качественный скачок в развитии контактной сварки произошел после 1936 г. Многое было сделано на заводе «Электрик», где созданы отечественные аппараты для шовно-стыковой сварки труб и для изготовления велоободьев, машины для стыковой сварки автомобильных колес, прессы для рельефной сварки и другое оборудование.

Параллельно с этим уже в предвоенные годы появляется ряд оригинальных отечественных научных и технологических разработок в области контактной сварки: предложена точечная и стыковая сварка разрядом конденсаторов; разработана технология и осуществлена стыковая сварка сопротивлением труб поверхностей нагрева первого отечественного прямоточного котла (Оргаметалл, С.Н. Комиссаров; невский машиностроительный завод им. В.И. Ленина); разработана технология и подвесная машина для стыковой сварки оплавлением на монтаже вертикальных стыков арматуры железобетона (Оргаметалл, П.П. Ковалев); осуществлена точечная сварка узлов авиационных конструкций из низкоуглеродистой стали, а также из аустенитной стали тонкостенных гнутых профилей (Институт гражданского воздушного флота, С.М. Попов); разработана и оснащена необходимым маневренным оборудованием односторонняя шовная сварка металлической оболочки дирижабля (Дирижаблестрой); разработана технология односторонней точечной сварки тонких листов облицовки из аустенитной стали с внутренним каркасом и выполнена сварка металлической скульптуры В. Мухиной «Рабочий и колхозница», экспонировавшейся на Всемирной выставке в Нью-Йорке и установленной в настоящее время при входе на ВДНХ (ЦНИИТМАШ, П.Н. Львов, В.И. Коровин); исследована точечная сварка стали большой толщины (8…10 мм; ЦНИИТМАШ, А.С. Гельман), при этом выявлен «дилатометрический» эффект, положенный в дальнейшем в основу одного из наиболее перспективных методов автоматического управления точечной сваркой (Научно-исследовательский институт технологии и организации производства (НИАТ), Д.С. Балковец); изучена циклическая прочность точечных соединений; проведена первичная разработка теоретических основ точечной сварки, включающих расчет сопротивления и нагрева сварочного контакта (Московское высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана, И.Я. Рабинович), анализ баланса тепла при точечной сварке с учетом теплоотвода в металл, окружающий ядро точки, и в электроды (Оргаметалл, П.Н. Левин); сделан теоретический расчет температурного поля в предположении действия линейного источника тепла постоянной интенсивности на оси свариваемой точки (МВТУ им. Н.Э. Баумана, К.К. Хренов); изучен процесс сварки вкрест арматуры железобетона и, в частности, экспериментально показана возможность такой сварки наряду с использованием односторонней схемы токоподвода (ЦНИИТМАШ, Главбетон и другие строительные организации); начаты работы по созданию отечественных прерывателей для контактной сварки с использованием ионных приборов. Проведен ряд исследований по процессу стыковой сварки оплавлением (завод «Электрик», Н.Я. Кочановский).

В довоенный период, по существу впервые в мировой практике, результаты исследований и опыт промышленного применения контактной сварки обобщаются в учебниках и монографиях А.А. Алексеева и А.И. Ахуна, К.А. Кочергина, Ф.И. Кислюка и др.

Однако в первую очередь из-за слабости производственной базы сварочного машиностроения в предвоенные годы оригинальные технологические разработки, как правило, завершались стадией эксперимента или, в лучшем случае, на их основе изготовлялись единичные объекты в полукустарных условиях.

Великая Отечественная война поставила ряд новых задач перед промышленностью, что нашло отражение и в области контактной сварки. При этом отчетливо выявился один из ее главных недостатков (особенно существенный для контактной точечной сварки) — относительная трудность обеспечения стабильности качества соединений, зависящего от очень многих факторов (напряжения силовой сети, параметров режима, подготовки и сборки деталей, в первую очередь чистоты их поверхности, конструкции и состояния сварочного оборудования и др.), при полном отсутствии в тот период методов неразрушающей дефектоскопии соединений, сваренных с применением давления. Поэтому еще до окончания войны были начаты систематические исследования процессов стыковой и точечной сварки. В ЦНИИТМАШе изучено поле электрического тока и связанное с ним температурное поле в свариваемых деталях, определяющее размеры литого ядра точки и прочность соединения. Показана главная роль собственного сопротивления деталей в балансе тепла при точечной сварке стали и распределения в них тока (поля источников тепла) при формировании ядра. Это облегчило анализ процесса точечной сварки и разработку рациональной ее технологии. В ходе исследования изучен способ активного контроля процесса точечной сварки по температуре в контакте электрод-деталь.

Д.С. Балковец (НИАТ) впервые изучил кинетику формирования соединения при точечной сварке и температурно-временное поле методом моделирования с использованием оригинальных клиновых моделей. Особое внимание было уделено в работе «дилатометрическому» эффекту как количественному критерию степени провара. Были намечены пути использования этого критерия для управления процессом точечной сварки.

Послевоенное восстановление народного хозяйства и последующее его бурное развитие в 40…50-х годах поставили новые задачи в области теории и практики контактной сварки. Были разработаны, усовершенствованы и широко внедрены в производство такие процессы, как: сварка рельсов при восстановлении и реконструкции железнодорожного пути; многоточечная сварка каркасных конструкций при изготовлении цельнометаллических вагонов, в автомобильной промышленности и сельскохозяйственном машиностроении; точечная и стыковая сварка деталей из черных и цветных металлов в производстве летательных аппаратов; стыковая и точечная (вкрест) сварки арматуры при сооружении крупных гидростанций и в заводском производстве сборного железобетона; стыковая сварка труб поверхностей нагрева в энергетических котлах высоких и сверхвысоких параметров; сварка встык полос и лент из сталей и специальных сплавов в цехах холодного проката металлургических заводов; массовое производство сварных труб различного назначения, а также сварка стыков труб газо- и нефтепроводов; изготовление различных сварных конструкций, в производстве домашних холодильников, стиральных машин и другой бытовой техники, складского оборудования различного назначения (тележки, стеллажи, сетки, шкафы, нестандартные метаалические изделия и пр.); «микросварка» в электронной и радиотехнической промышленности.

Решение этих и ряда других задач потребовало радикального расширения Научно-исследовательской базы контактной сварки. В довоенный период работы в этой области сварки были сосредоточены в основном в Оргаметалле — ЦНИИТМАШе, на заводе «Электрик», на автомобильных заводах и в ограниченном объеме в Институте электросварки АН УССР и на кафедре сварки МВТУ им. Н.Э. Баумана. В послевоенные годы наряду с Институтом электросварки им. Е. О. Патона (Б.Е. Патон, В.К. Лебедев, К.К. Хренов, Н.Г. Остапенко, С.И. Кучук-Яценко, Н.В. Подола, В.Э. Моравский, Ю.А. Паченцев, И.В. Кирдо и др.), ЦНИИТМАШем (А.С. Гельман, Э.С. Слепак, Н.С. Кабанов), МВТУ им. Н.Э. Баумана (Г.А. Николаев, О.Н. Браткова, Н.Л. Каганов), заводом «Электрик» (Н.Я. Кочановский, Л.В. Глебов и др.) развертываются систематические исследования по контактной сварке еще во многих научно-исследовательских институтах (Всесоюзный научно-исследовательский институт электросварочного оборудования (ВНИИЭСО), Л.В. Зайчик, С.К. Слиозберг, С.М. Тазьба и др.; НИАТ, П.Л. Чулошников, Б.Д. Орлов, Д.С. Балковец; Институт металлургии им. А.А. Байкова, Н.Н. Рыкалин, А.И. Пугин; Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов, А.С. Фалькевич, Ф.И. Кислюк; ВНИТИ, Б.Д. Жуковский, Я.Е. Осада; Всесоюзный институт авиационных материалов, А.И. Пугачев; Центральный научно-исследовательский институт Министерства путей сообщения. А.В. Обухов; Всесоюзный научно-исследовательский институт токов высокой частоты, Н.П. Глуханов) и в ряде отраслевых институтов, связанных с новой техникой, в высших учебных заведениях (Киевский политехнический институт, К.К. Хренов и др.; Уральский политехнический институт. А.Т. Галактионов и др.; Ленинградский политехнический институт, К.А. Кочергин и др.), а также на многих крупнейших заводах страны.

Карта