Жизнь в свете сварочной дуги
История сварочного производства Уралвагонзавода, основного передела машиностроительного предприятия, богата неожиданными открытиями, оригинальными изобретениями, технологиями и, конечно, именами талантливых ученых и инженеров. Более полувека плодотворно сотрудничает с заводом один из самых авторитетных специалистов в области сварки – академик Борис Евгеньевич Патон – президент Национальной Академии наук Украины, директор Института электросварки имени Е.О. Патона. С его деятельностью тесно связаны важнейшие события заводской истории – зарождение танкосборочного и криогенного производств, коренная реконструкция завода. Они стали своеобразными вехами творческой биографии выдающегося ученого.
6 ноября 1941 года нарком танковой промышленности В.А. Малышев подписал приказ, положивший начало применению автоматической сварки для изготовления корпусов среднего танка Т–34 – основной ударной силы Красной Армии. К этому времени сотрудники Института электросварки АН УССР, находящегося в эвакуации на Уральском танковом заводе (Уралвагонзаводе), успели приспособить установки Р–70, ранее использовавшиеся в вагонном производстве, для сварки бортов танков, а также занимались усовершенствованием технологии автосварки брони.
Б. Е. Патон. Конец 1940-х – начало 1950-х гг.
В начале 1942 года, когда специалисты института вплотную приступили к автоматизации сварочных операций на УТЗ, в их строю появился молодой инженер–электрик Борис Евгеньевич Патон, который сразу включился в напряженный ритм жизни оборонного завода. Сотрудники ИЭС, как и директор, академик Евгений Оскарович Патон, не были классическими кабинетными учеными, и правильность новых научных идей проверяли прямо в заводских цехах.
Борис Евгеньевич проводил лабораторные исследования, занимался электромонтажом сварочных автоматов, обучал заводских работников и непрерывно учился сам, осваивая тонкости автосварки брони. Ему посчастливилось работать вместе с опытными специалистами, создателями новейших технологий и сварочного оборудования: В.И. Дятловым, А.А. Кореным, П.И. Севбо, С.А. Островской и другими.
Первой крупной исследовательской работой Бориса Евгеньевича Патона, проведенной совместно с сотрудником института А.М. Макарой в 1943–1944 гг., стало изучение процесса сварки под флюсом. В то время в научном мире господствовала американская теория бездуговой сварки. Молодые ученые экспериментально доказали, что процесс сварки под флюсом по источнику тепла является чисто дуговым, а роль флюса сводится к повышению устойчивости дуги и защите расплавленного металла.
В 1943 г. была разработана эффективная промышленная технология – автосварка несколькими раздвинутыми дугами и новое оборудование – сварочные автоматы с постоянной скоростью подачи электродной проволоки.
Примечательно, что в США автоматическая сварка под слоем флюса начала применяться в производстве боевых машин лишь в 1944 г., а в Германии – в самом конце войны.
Летом 194 4 г. Институт электросварки вернулся в родной Киев. За время работы ИЭС на Уральском танковом заводе произошло взаимное обогащение идеями заводских специалистов и научных сотрудников, давшее импульс дальнейшему развитию сварочной науки. Для Бориса Евгеньевича Патона уральский период жизни завершился в победном 1945 г. успешной защитой кандидатской диссертации.
Однако сотрудничество Института электросварки с Уральским заводом имени И.В. Сталина (Уралвагонзаводом) продолжилось и после войны. Борис Евгеньевич Патон, занимавший должность заместителя директора института, 16 февраля 1953 г. подписал документ об участии в разработке технологии производства криогенных цистерн. В Нижний Тагил срочно выехала группа сотрудников ИЭС.
Спешка была вызвана катастрофичной ситуацией, в которой оказался завод при выполнении госзаказа по новому виду продукции – криогенным цистернам для перевозки жидкого кислорода. В них остро нуждалась зародившаяся в конце 1940–х – начале 1950–х ракетно-космическая промышленность страны.
Конвейер сварки корпусов танков Т-34. 1943 г.
В конце февраля 1953 г. в заводской лаборатории начались круглосуточные экспериментальные работы. Простая по конструкции цистерна 21Н1 состояла из двух сосудов: внутреннего, изготовленного из алюминиевого сплава АМц, и внешнего стального, разделенных теплоизоляционной прослойкой. Сотрудники ИЭС и заводские специалисты опытным путем отрабатывали технологию сварки внутреннего котла цистерны. Хотя задача осложнялась отсутствием в мировой практике опыта сварки алюминиевых сплавов больших толщин, первые цистерны были созданы уже в апреле 1953 г. Приоритет отдавался автоматической сварке под слоем флюса.
Новая технология стала большим шагом в развитии сварки цветных металлов и первым в мире опытом изготовления цистерн из сплава АМц толщиной 18 мм. Ее недостаток – трещины в местах сварных швов – был устранен к началу 1955 г.
Борис Евгеньевич Патон высоко оценил результаты исследований своих сотрудников. Сварка алюминиевых сплавов стала перспективным направлением работы ИЭС, развивавшимся в тесном сотрудничестве с Уралвагонзаводом.
Автоматическая сварка продольного шва цистерны. 1955 г.
Серийное производство цистерн 8Г52 с октября 1953 г. ознаменовало рождение новой отрасли – криогенного транспортного машиностроения. Заводские новинки обеспечили успешный запуск ракеты Р–7 с первым искусственным спутником Земли. СССР стал первой в мире космической державой.
С электрошлаковой сваркой, созданной под руководством Бориса Евгеньевича Патона в 1950–е гг., специалисты Уралвагонзавода познакомились в 1963 г., когда криогенное производство УВЗ включилось в программу постановки на вооружение боевой ракеты УР–100.
Тагильчане создали специальный контейнер, в котором находились системы установки и заправки ракеты. В его конструкции применялись различные силовые элементы, изготовленные из мощных профилей, не поддающихся традиционным методам сварки. Патоновская электрошлаковая сварка оказалась настоящей технологической находкой и позволила заменить крупногабаритные литые и цельнокованые конструкции сварными, более легкими и эффективными.
Работа над контейнером была завершена к концу 1968 г. и обеспечила постановку на боевое дежурство ракеты УР–100. Сварочное производство Уралвагонзавода, обогащенное современными технологиями, вышло на новый уровень, подняв культуру труда на всем предприятии.
На 1970 – 1980–е годы приходится новый этап сотрудничества Бориса Евгеньевича Патона и Уралвагонзавода. Машиностроительное предприятие готовилось к массовому выпуску новых видов продукции: цельнометаллических четырехосных полувагонов и танков Т–72. Электронная версия historyntagil.ru. Для этого требовалось строительство новых и расширение старых производственных комплексов, освоение высокопроизводительного оборудования и технологий.
Б.Е. Патон еще в 1950–е определил одним из приоритетных направлений в работе института исследование управляемости процессами сварки. К началу 1970–х с помощью вычислительной техники были разработаны первые системы управления сварочными процессами и контроля качества сварных соединений. Накопленный опыт позволил развивать новое направление – создание сварочных роботов, заменивших труд сварщика при выполнении повторяющихся операций. Затем появились адаптированные роботы, способные изменять заданные им программы в зависимости от конкретных условий.
Академик Б.Е. Патон предложил руководству Уралвагонзавода оригинальный технологический проект реконструкции вагоносборочного производства. Его суть в создании на заводе комплексного сборочно–сварочного центра с полной механизацией сварочных работ, а также сборки и транспортировки. В этой системе рабочий становился высококвалифицированным настройщиком и оператором механизированных линий.
Предусматривалось строительство 41 сварочно-сборочной полуавтоматической линии. В реализации проекта принимали участие Всесоюзный институт сварочного производства (ВИСП), Всесоюзный научно–исследовательский институт электросварочного оборудования (ВНИИЭСО), разрабатывавший новое оборудование. В производство было внедрено множество новинок, например, предложенный Институтом электросварки автомат А–1411 с широкими возможностями. Он сам искал шов, производил сварку, возвращался в исходное положение. Еще одно важное его преимущество – оператор мог одновременно обслуживать несколько автоматов.
Испытания автомата АД-164 для сварки вертикальных швов вагона. 1980-е.
1 апреля 1979 г. Уралвагонзавод полностью перешел на выпуск цельнометаллических вагонов, и вагоносборочный комплекс приобрел заложенные проектом черты. На протяжении 1980–х продолжали внедряться разнообразные новшества: поточно–механизированная линия изготовления торцевой стены вагона, оснащенная сварочными автоматами со следящими системами, комплексно–механизированные поточные линии сборки и сварки полувагонов с применением автоматов вертикальной сварки, разработанных сотрудниками ИЭС, а также модернизировались комплексы точечной сварки вагоносборочного конвейера.
К концу 1980–х на УВЗ действовали три сборочных конвейера, каждый из которых мог выпускать не менее 7000 вагонов в год. Основанный на последних достижениях науки, вагоносборочный комплекс Уралвагонзавода по своим масштабам и техническому уровню не имел аналогов в мире.
Оксана СЕРЕБРЯКОВА, зав. научно–методическим отделом выставочного комплекса Уралвагонзавода.
Литература: Газета "Весь Тагил" от 30.06.2011, №25(48).