Большая советская энциклопедия - ссср. технические науки4

методы расчета гидродинамических, гидростатических, газовых опор скольжения, тормозов (Государственный НИИ машиноведения, МВТУ), исследуется износ зубчатых колес методом меченых атомов (Рижский политехнический институт). Изучается несущая способность масляных слоев между деталями машин, катящимися со скольжением (Государственный НИИ машиноведения, Киевский институт гражданской авиации, Одесский политехнический институт). Крупные работы ведутся также в Московском станкоинструментальном институте, Экспериментальном НИИ металлорежущих станков, Центральный НИИ технологии машиностроения, ленинградских политехническом, механическом, кораблестроительном и других институтах. См. также Детали машин. Проблемы прочности. Некоторые важные проблемы теории прочности были исследованы русскими учеными в дореволюционный период: Н. Е. Жуковским (расчет распределения усилий в резьбовых соединениях), А. Н. Крыловым (действие силовых импульсов на упругие системы), Н. Г. Бубновым (строительная механика тонкостенных конструкций), С. П. Тимошенко (прикладная теория упругости), В. Л. Кирпичевым, М. В. Воропаевым (усталость конструкционных материалов) и др. После 1917 развертываются исследования проблем прочности на базе вновь организованных институтов — Физико-технический в Ленинграде (критерии хрупкого разрушения материалов, остаточные напряжения и измерения деформаций), Института технической механики АН УССР в Киеве (усталость и динамическая прочность механических конструкций), Центрального аэрогидродинамического института (прочность высоконагруженных конструкций) и др. В 30-е гг. в расчетах на прочность стали применять хорошо разработанные методы строительной механики, позволяющие определить статические усилия в упругих системах машин, узлов и конструкций. Большую роль в создании методов определения полей напряжений сыграли исследования П. Ф. Попковича, Г. В. Колосова и Н. И. Мусхелишвили, явившиеся основой решения важнейших проблем предельного состояния и механики разрушения. В частности, использование конформного отображения позволило решить ряд новых задач о концентрации напряжений около отверстий и в прессовых соединениях, а также плоских и объемных задач при расчете элементов машин. Благодаря работам Н. С. Стрелецкого, А. А. Гвоздева и др. (30-е гг.), С. Д. Пономарева (50—60-е гг.) и др. широкое распространение получил метод расчета прочности по предельным нагрузкам на основе строит. механики с учетом возможных полей скоростей и допустимых полей напряжений. В дальнейшем важный вклад в исследование предельного состояния применительно к задачам прочности внесли В. В. Соколовский, А. А. Ильюшин (40-е гг.), Ю. Н. Работнов (50-е гг.), Л. М. Качанов, Н. Н. Малинин (50—60-е гг.) и др. В частности, исследования Работнова оказали большое влияние на дальнейшее развитие прикладных методов расчета напряженных состояний и прочности при неупругих деформациях. В 50—60-е гг. широкое применение получили методы исследования полей деформаций и напряжений (Н. И. Пригоровский и др.), тензометрии (М. Л. Дайчик, Г. Х. Хуршудов) и др. Усовершенствование метода конечных разностей и развитие метода конечных элементов позволили разработать схему решения аналогичных задач не только в упругой, но и в пластической области, в том числе при ползучести (Д. В. Вайнберг, А. Г. Угодчиков и др.). Реализация расчетов по этим схемам особенно эффективна с применением ЭВМ. Выполнены значительные работы по механическим закономерностям хрупкого разрушения (А. Ф. Иоффе, 20-е гг.; Н. Н. Давиденков и др., 30-е гг.; Я. Б. Фридман, Б. А. Дроздовский, 50—60-е гг., и др.). В области усталостной прочности были проведены обширные экспериментальные работы и созданы практические способы расчета на прочность при циклически изменяющихся напряжениях. Важное значение в этой области имели построение стохастических моделей процесса усталости (Н. Н. Афанасьев, 40-е гг., В. В. Болотин и др., 60-е гг.), разработка методов расчета на прочность (С. В. Серенсен, В. П. Когаев и др., 50—60-е гг.) и изучение проблемы малоциклового разрушения (в 40-е гг.— Н. И. Марин, в последующие годы — Серенсен, В. В. Новожилов и др.). Для проверки циклического деформирования и критериев разрушения разработаны экспериментальные методы исследования полей деформаций с помощью сеток (Н. А. Махутов), оптически активных покрытий (Р. М. Шнейдерович и В. В. Ларионов), муара (Шнейдерович и О. А. Левин). Уточнены критерии усталостного разрушения в связи с типом напряженного состояния. Возможность значит. увеличения прочности в местах концентрации напряжений поверхностным наклепом и термической обработкой показана в 40—50-х гг. Н. П. Щаповым, И. В. Кудрявцевым и др. Систематические исследования проблем термопрочности проводились И. А. Одингом (40—60-е гг.), Серенсеном (с 50-х гг.), Г. С. Писаренко (50—60-е гг.) и их учениками. Они были посвящены выяснению сложных изменений механической и термической прочности в широком диапазоне режимов нагружений и нагрева. Прочностью при неизотермическом нагружений, особенно важной для элементов конструкций, в которых возникают значит. температурные напряжения, занимались в 50—60-е гг. Ю. И. Лихачев, Ю. Ф. Баландин и др. Увеличение скоростей машин, интенсификация технологических процессов, а также успешное применение импульсных методов в технологии формоизменения и упрочнения обусловили разработку волновых упругопластических задач, решение которых базируется на основополагающих работах Л. А. Галина, Х. А. Рахматулина и др. В 70-х гг. наука о прочности развивается в следующих направлениях: разработка вопросов механики деформирования и разрушения как основы расчетов на прочность при экстремальных условиях нагрева и нагружения, исследование кинетики деформированных состояний и разрушения для определения прочности и долговечности в условиях стационарной и стохастической нагруженности, анализ истории нагружения и накопления повреждений для оценки остаточной прочности и ресурса. Ведущие институты: Государственный НИИ машиноведения, Институт проблем механики АН СССР, Институт проблем прочности АН УССР, Институт электросварки АН УССР. Координацию работ осуществляет Научный совет АН СССР по проблемам прочности и пластичности. Проблемы точности и износостойкости. Технический прогресс в машиностроении тесно связан с решением проблем повышения точности изготовления деталей машин и обеспечения их износостойкости. Отдельные исследования по этим проблемам проводились еще в дореволюционной России. Например, известны работы Н. П. Петрова, заложившего основы гидродинамической теории трения. Планомерно исследования в области точности стали осуществляться лишь после Октябрьской революции 1917. Декретом СНК (1918) была узаконена метрическая система мер, а затем приняты государственные эталоны и проведены другие мероприятия в области метрологии. В 20—30-х гг. созданы стандарты на допуски для типовых деталей машин (А. Д. Гатцук, М. А. Саверин). Важную роль в разработке государственных стандартов на допуски изделий и калибров для их контроля сыграло организованное в 1935 Научно-исследовательское бюро взаимозаменяемости под руководством И. Е. Городецкого; оно стало ведущим в области создания средств измерения и контрольных автоматов. В 30-е гг. развернулись работы по взаимозаменяемости, стандартизации и технике измерений в научно-исследовательских организациях различных отраслей промышленности. В 30—40-х гг. большое значение имели теоретические исследования Бруевича (точность механизмов с учетом ошибки размеров и расположения звеньев), Б. С. Балакшина (теория размерных цепей), Н. А. Бородачева (основы расчета допусков кинематических цепей), Н. А. Калашникова (точность зубчатых колес); при этом вопросы точности стали изучаться в связи с технологическими процессами изготовления изделий (работы А. П. Соколовского, В. М. Кована и др.). Итогом этих работ была общая теория точности машин и приборов (40—50-е гг., Государственного НИИ машиноведения), выводы которой в 60— 70-е гг. применялись при проектировании машин, приборов и технологических процессов, а также в автоматизации контроля в промышленности и управлении технологическими процессами. В 70-х гг. внимание ученых сосредоточено на оптимизации точностных задач с помощью ЭВМ при конструировании, а также на комплексном изучении проблем точности и надежности. Ведущими организациями в области взаимозаменяемости и точности являются Бюро взаимозаменяемости в металлообрабатывающей промышленности, Государственный НИИ машиноведения и Центральный НИИ технологии машиностроения. Значительные работы ведутся также в Киевском, Рижском, Каунасском политехнических институтах, Вильнюсском филиале Экспериментальном НИИ металлорежущих станков и др. Советские ученые активно участвуют в работе Международной организации по стандартизации (ISO), международных конференциях по измерительной технике и разработке единой системы допусков и посадок, унифицированных стандартов стран — членов СЭВ. Теория трения и износа твердых тел наиболее интенсивно развивалась с 30-х гг. в связи с ростом машиностроения. Потребовались износостойкие фрикционные материалы и новые виды смазок. В 30—40-х гг. А. К. Зайцевым и Д. В. Конвисаровым систематизированы знания о трении и износе в машинах и сделаны попытки создания единого учения о трении и износе. В дальнейшем исследованы природа поверхностных сил (Б. В. Дерягин), механизм разрушения поверхностных слоев (П. А. Ребиндер), подшипниковые сплавы и абразивный износ (М. М. Хрущев). Предложенные в 50-х гг. молекулярно-механическая теория трения и усталостная теория износа (И. В. Крагельский) являются ныне базисом для инженерного расчета машин на износ, работающих в условиях сухого и граничного трения, для подбора и создания материалов пар трения. Значит. вклад в теорию трения и износа в 40—50-х гг. внесли Б. Д. Грозин и Б. И. Костецкий (износ металлов), А. П. Семенов (схватывание металлов), С. В. Пинегин (сопротивление качению), А. К. Дьячков и М. В. Коровчинский (гидродинамическая смазка), А.И. Петрусевич (контактно-гидродинамическая смазка), Г. В. Виноградов и Р. М. Матвеевский (эффективность действия смазочных материалов при тяжелых режимах трения), А. В. Чичинадзе (физическое моделирование фрикционного контакта) и др. В начале 60-х гг. мощным импульсом развития науки явилась необходимость создания новых материалов и узлов трения для машин разного назначения. Были созданы самосмазывающиеся материалы на полимерной основе (В. В. Коршак, В. А. Белый и др.), а также металлофторопластовые материалы (Государственный НИИ машиноведения). В 60—70-х гг. разработаны мероприятия по борьбе с задиром поверхностей трения (Н. Л. Голего), исследовано трение полимеров (А. К. Погосян), проводилось дальнейшее изучение процесса трения скольжения (Г. А. Свирский). В 70-х гг. создаются смазки и присадки к ним, препятствующие задиру пар трения и обеспечивающие автокомпенсацию износа (Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева), полимерные материалы для узлов трения (Институт элементоорганических соединений АН СССР, Институт металлополимерных систем АН БССР и др.), развиваются теоретические основы контактного взаимодействия твердых тел с учетом среды (Институт проблем механики АН СССР), применяются к разным деталям расчетные методы прогнозирования износа (Государственный НИИ машиноведения), создаются стандартные методы оценки фрикционных материалов (Всесоюзный НИИ по нормализации в машиностроении). Важные работы по трению и износу выполняются по договорам между СССР и Великобританией, Францией, ГДР. СССР — член Международного совета по трибонике «Eurotrib» с 1973 (год основания) вице-президент И. В. Крагельский. Материаловедение. Основоположниками современного металловедения явились П. П. Аносов и Д. К. Чернов. В предреволюционные годы на базе вузов и некоторых заводских лабораторий сложились центры металловедческой науки. Особенно интенсивно она развивалась после Октябрьской революции 1917; была создана сеть НИИ, заводских лабораторий и высших технических учебных заведений, выросли крупные школы металловедения. В 20—30-х гг. Н. С. Курнаков и его школа разработали учение о физико-химическом анализе сплавов и установили важные закономерности зависимости свойств от состава. Исследования в области теории металлургических процессов и металловедения, послужившие основанием для разработки высококачественных сталей, были проведены школой А. А. Байкова. Изучение сплавов на основе цветных металлов, разработка подшипниковых сплавов были содержанием работ школы А. М. Бочвара. Труды С. С. Штейнберга, продолженные его учениками (В. Д. Садовский и др.), посвящены кинетике превращений аустенита. Новые типы сталей и различные технологические процессы термической обработки разработаны Н. А. Минкевичем и Н. Т. Гудцовым. А. А. Бочвар установил механизм эвтектической кристаллизации, открыл явление сверх пластичности, используемое при разработке новых технологических процессов металлообработки, заложил основы теории литейных свойств сплавов. Основоположником исследований по применению токов высокой частоты в процессах термической обработки был В. П. Вологдин (30-е гг.). Важную роль в развитии металловедения начиная с 20-х гг. сыграло применение методов рентгеноструктурного анализа, позволившее определить кристаллическую структуру различных фаз, ее изменения при фазовых превращениях, термической обработке и деформации. В этой области важнейшее значение имели работы С. Т. Конобеевского, Г. В. Курдюмова, Н. В. Агеева и др. Курдюмов, в частности, исследовал кристаллическую структуру мартенсита и изменения структуры закаленной стали при отпуске, открыл явление термоупругого равновесия и «упругие» кристаллы мартенсита (что является теоретической основой разработки сплавов с т. н. памятью формы). В послевоенные годы требования к металлическим материалам резко возросли и стали более разнообразными в связи с необходимостью достижения высоких эксплуатац. параметров, надежности и долговечности в широком диапазоне температур, нагрузок, скоростей нагружения, при воздействии различных агрессивных сред и физических полей. Существенными явились и запросы техники к экономичности материалов, их технологичности (свариваемость, способность к формоизменению, малые изменения размеров при термообработке, простота термической обработки). Появилась необходимость в получении материалов со сложным комплексом свойств (высокая прочность с достаточным сопротивлением хрупкому разрушению и хладноломкости; немагнитность; специфические физические свойства). Все это обусловило быстрое развитие теоретического металловедения, изыскание новых металлических материалов и методов их производства. В 60—70-х гг. решены задачи обеспечения потребностей народного хозяйства в металлических материалах. Разработаны новые стали: конструкционные с повышенной прочностью и пластичностью, сопротивлением циклическим нагрузкам, коррозии под напряжением; низколегированные строительные с хорошей свариваемостью и повышенными механическими характеристиками для мостостроения, газо- и нефтепроводов, судостроения, промышленного и гражданского строительства и, в частности, для использования в условиях Севера; жаропрочные для реактивной авиации и энергетики; коррозионно-стойкие для химической промышленности и атомной энергетики; экономичные быстрорежущие и инструментальные повышенной производительности; электротехнические с малыми удельными потерями, в том числе холоднокатаные и текстурованные; нестареющие для глубокой вытяжки, криогенные и др. Значит. развитие получило производство легких сплавов повышенной прочности (алюминиевых, магниевых, титановых, бериллиевых), особенно для конструкций с высокими требованиями к весовым показателям (А. Ф. Белов, А. Т. Туманов и др.), а также производство сплавов со специальными физическими свойствами (магнитно-мягкие, магнитно-твердые, с высоким электросопротивлением, с заданным коэффициентом расширения, с высокими упругими свойствами, сверхпроводящие, магнитострикционные, термомагнитные и др.) для электронной, электровакуумной техники и приборостроения (А. С. Займовский и др.). Важное значение имели проведенные в 60—70-х гг. исследования процесса термомеханической обработки металлов. Достижения в области физики твердого тела, физической химии и металловедения позволили создать принципиально новый класс материалов — т. н. композиционные материалы. Используя полезные свойства составляющих композиций (металлов, сплавов, керамики, карбидов, боридов, полимеров и др.), можно получить композиционные материалы с заданным комплексом специальных свойств: высокопрочные, жаропрочные, высокомодульные, радиопоглощающие, радиопрозрачные, диэлектрические, магнитные и др. Обширный комплекс теоретических и практических работ проведен в СССР по созданию и применению в машиностроении пластмасс и др. синтетических материалов (резин, химических волокон, клеев, лаков, красок). Созданы высокоэффективные пластмассы, обладающие ценными свойствами (физико-механическими, химическими, диэлектрическими, оптическими и др.). На многих машиностроительных заводах организованы базовые цехи по производству пластмассовых деталей и узлов машин. Пластмассы заменяют тяжелые цветные металлы, нержавеющую сталь, ценные сорта древесины, используются для улучшения качества машин и оборудования, снижения их массы и стоимости, повышения долговечности, надежности, производительности. А. А. Пархоменко, О. А. Владимиров, А. И. Петрусевич, А. Т. Григорян, Р. М. Матвеевский, Р. И. Энтин. Технология производства машин. Литье. В дореволюционной России литье осуществлялось небольшим числом заводов и цехов с примитивным оборудованием. Ассортимент продукции был крайне ограничен: главным образом отливки для ремонтных нужд, изложницы, прокатные валки, вооружение и боеприпасы. В 19 в. появились работы П. П. Аносова, Н. В. Калакуцкого и А. С. Лаврова по процессам кристаллизации отливок, возникновению ликвации и внутренних напряжений в них. Переворот в области чугунного и стального литья был произведен открытием критических точек металлов в конце 19 в. Быстро развивалось литейное производство после Октябрьской революции 1917. Теоретической базой при проектировании, механизации и специализации литейного производства были работы Н. Н. Рубцова, Л. И. Фанталова, Н. П. и П. Н. Аксеновых. Основы учения о формовочных материалах созданы П. П. Бергом в 30-х гг. В 30—50-х гг. Н. Г. Гиршович, Б. С. Мильман, Д. П. Иванов и др. разработали процессы получения высококачественных чугунных, а в 30—60-х гг. Ю. А. Нехендзи, А. А. Рыжиков и др. — стальных отливок. В 30—40-х гг. А. А. Бочвар и А. Г. Спасский внедрили в производство процесс изготовления высококачественных отливок из легких сплавов, кристаллизующихся в условиях повышенного давления. Исследования по теории и практике плавки чугуна в вагранках были выполнены в 40—50-х гг. Л. М. Мариенбахом, Б. А. Носковым, Л. И. Леви и др. В 50—60-х гг. Б. Б. Гуляевым, Г. Ф. Баландиным и др. изучены и обоснованы многие процессы кристаллизации и деформирования отливок. В 70-х гг. получили промышленное применение процессы плавки в усовершенствованных вагранках и электрических печах. Для улучшения свойств отливок осуществляется легирование и модифицирование сплавов. Высокая точность отливок достигается применением литья в кокиль, литья по выплавляемым моделям, использованием разовых литейных форм, изготовленных на автоматах под высоким давлением или с применением специальных, твердеющих в технологической оснастке формовочных и стержневых смесей. Используются вакуумная плавка, различные виды рафинирования расплавов и др., а также полуавтоматическое и автоматическое оборудование, облегчающее труд рабочих и обеспечивающее охрану окружающей среды от воздействия производств. отходов. Автоматизируется управление технологическими процессами и производством в целом. Ведущие институты по разработке литейных технологии и машиностроения: Всесоюзный НИИ литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства и институт проблем литья АН УССР. Советские ученые являются членами Международной ассоциации литейщиков, участвуют в международных конгрессах (40-й конгресс проходил в Москве в 1973). См. также Литейное производство. Обработка металлов давлением (ковка, штамповка, прессование) Развитие техники и технологии прокатного производства рассмотрено в разделе Металлургическая наука, техника и технология. До 1917 кузнечные и прессовые цехи выпускали ограниченную номенклатуру деталей. Уже в годы 1-й пятилетки (1929—32) кузнечно-штамповочное и прессовое производство получило заметное развитие, особенно в новых отраслях машиностроения (энергетическом, тракторном, автомобильном, транспортном). Кузнечные цехи начали производить поковки и штамповки из стали многих марок, алюминиевых и магниевых сплавов и др. Были созданы первые специализированные прессовые цехи легких сплавов. Технология ковки и штамповки усовершенствовалась в 30—40-е гг.: расширилась номенклатура поковок, повысилась точность штамповки, форма поковок приблизилась к готовым деталям. Начала применяться горячая штамповка в многоручьевых штампах. Увеличилась толщина листового металла для ковки и горячей штамповки крупных пустотелых деталей — барабанов, котлов и др. Рост выпуска тонкого холоднокатаного листа повлиял на совершенствование холодной листовой штамповки крупных автомобильных, судовых, вагонных и др. деталей. Увеличение размеров кованых деталей привело к повышению верхнего предела массы кузнечных слитков до 200—250 т. В 50-е гг. положит. результаты дало применение электрошлаковой сварки при изготовлении ковано-сварных крупногабаритных изделий. 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. Созданы установки со взрывом в воде, в вакууме, электроразрядные установки в воде, взрывные со смесью газов, импульсные установки с сильными магнитными полями. Разработано гидростатическое прессование металлов, а также высокотемпературное гидростатическое формование порошков труднодеформируемых металлов и сплавов (газостаты). Создано уникальное прессовое оборудование для получения синтетических алмазов. Осуществляется комплексная механизация и автоматизация технологических процессов ковки и штамповки (автоматические установки по выдавливанию сплошных и трубчатых деталей, автоматические линии по высадке болтов, заклепок, по штамповке колец шарикоподшипников, вагонных колес, звеньев гусениц и т. д.). 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 легких 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 ее 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 тяжелый 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 трем 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 ее 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 тяжелом, 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, расчет 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 учеными 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 ученые 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 твердого 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 твердых сплавов и др. инструментальных материалов (минералокерамики), позволяющих повысить режимы резания. В разработке основ конструирования и расчета 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. Бородачевым (теория точности), К. В. Вотиновым (проблемы жесткости 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 ученые (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 расчета геометрии режущей части инструмента и оптимальных режимов обработки различных материалов. В разработке физических основ процесса резания важную роль сыграли работы ученых 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 еще 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 тяжелых 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 минометного вооружения). В первые послевоенные годы научно-исследовательские и проектные институты работали над проблемами скоростного резания. Одно из основных условий перехода на повышенные скорости обработки — автоматизация управления станками путем электрификации и гидрофикации привода. В 1946 в ЭНИМСе был разработан бесступенчатый ионный электропривод станков с электронным управлением, сконструированы (Н. А. Волчек, Ю. Б. Эрпшер) для автотракторной промышленности автоматические линии из 14, 45 и 25 агрегатных станков, основанные на принципе сквозного (поточного) прохода деталей, транспортируемых с помощью гидропривода. В создании станков-автоматов и автоматических линий участвовали также ВНИИ, ВНИИАШ и др. научно-исследовательские институты. Основы теории проектирования станков-автоматов разработаны Г. А. Шаумяном (1948). Впервые в мировой практике был спроектирован и построен в 1949 (начал работать в 1950) комплексно-автоматизированный завод поршней. В 50—70-х гг., выполняя задачи по улучшению отраслевой структуры промышленности и техническому перевооружению народного хозяйства, отраслевые НИИ и конструкторские бюро уделяли особое внимание проектированию и отработке конструкций прецизионных станков, тяжелых и уникальных станков, станков для электрофизической и электрохимической обработки (ультразвуковой, электроэрозионной, лазерной, плазменной и др.), многооперационных станков с автоматической сменой инструментов, станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Для заводов, выпускающих универсальные станки, к 1965 была разработана единая унифицированная серия моделей и их модификаций. Разработкой методов расчета и конструирования станков занимались Н. С. Ачеркан, В. С. Васильев, В. И. Дикушин, В. Ф. Кудинов, вопросами технологии — А. С. Проников, проблемами износостойкости станков — Д. Н. Решетов. Освоение выпуска новых машин и оборудования, связанное с применением жаропрочных, нержавеющих, эрозионностойких, тугоплавких и др. труднообрабатываемых материалов, потребовало разработки новых инструментальных материалов, изменения конструкций режущего инструмента, иного подхода к выбору рациональных условий обработки резанием. В конце 50 — начале 70-х гг. на основе работ института физики высоких давлений АН СССР (А. Ф. Верещагин) и института сверхтвердых материалов АН УССР (В. Н. Бакуль) созданы сверхтвердые инструментальные материалы — синтетические алмазы, эльбор, гексанит и др. СССР занимает ведущее место в мире по производству сверхтвердых материалов. Так, предназначенный для обработки высокотвердых сложнолегированных сплавов эльбор (его производство впервые освоено ленинградским абразивным заводом «Ильич») экспортируется во многие страны. В создании новых инструментов и материалов большое значение имели работы Г. Н. Сахарова, В. Н. Слесарева, Н. Е. Филоненко-Бородича, Д. Ф. Шпотаковского и др. Теорию обработки металлов резанием обогатили труды Н. Н. Зорева, М. В. Касьяна, Т. Н. Лоладзе и др. Важную роль в развитии прогрессивных методов механической обработки металлов сыграли рабочие-новаторы: Г. С. Борткевич, С. И. Бушуев, П. Б. Быков, В. А. Карасев, В. А. Колосов, В. К. Семинский и мн. др. В области технологии машиностроения в 50—70-х гг. проведены многочисленные научные исследования и решены проблемы адаптивного управления станками (Б. С. Балакшин), групповой обработки (С. П. Митрофанов), контактной жесткости (Э. В. Рыжов), определения влияния различных факторов на точность обработки и качество поверхности (П. Е. Дьяченко). В разработке проблем технологии машиностроения участвовали также М. Е. Егоров, В. С. Корсаков и др. Советским ученым (И. В. Кудрявцеву, Е. Г. Коновалову, С. В. Серенсену и др.) принадлежит приоритет в разработке основ упрочняющей технологии, при которой в процессе механической обработки улучшаются свойства материалов в направлении, обеспечивающем повышенную эксплуатационную надежность и долговечность изделий. В 10-й пятилетке (1976—80) отраслевые научно-исследовательские, проектные и технологические институты, конструкторские бюро заводов работают над созданием автоматического оборудования с малогабаритными электронными системами числового программного управления (ЧПУ) и контроля, улучшением структуры выпускаемого металлообрабатывающего оборудования (станки с ЧПУ, тяжелые, уникальные и высокоточные станки, специальные станки и автоматические линии, в том числе переналаживаемые комплексные линии, комплекты высокопроизводит. оборудования с управлением от ЭВМ), созданием нового металлообрабатывающего инструмента из природных и синтетических алмазов, минералокерамических и др. сверхтвердых материалов, абразивных материалов высокой стойкости. В этих работах участвуют ЭНИМС и его филиалы (в Армянской ССР и Литовской ССР), ВНИИ, ВНИИалмаз, Украинский НИИ станков и инструментов, технологический институт Оргстанкинпром, другие институты и широкая сеть конструкторских бюро во многих союзных республиках. Между странами — членами СЭВ заключены соглашения о совместной разработке основных научно-технических проблем в области металлообработки: создании и усовершенствовании станков с ЧПУ, создании единого программного языка, методов испытаний станков, норм точности, унификации систем и элементов управления и т. д. При этом достигается более высокий уровень концентрации научно-исследовательского потенциала в социалистических странах. См. также Станкостроение, Инструментальная промышленность, Обработка металлов резанием, Металлорежущий станок, Металлорежущий инструмент, Инструмент алмазный. А. А. Пархоменко, О. А. Владимиров, Л. И. Леей, Д. Л. Юдин. Периодические издания: «Машиноведение» (с 1965), «Вестник машиностроения» (с 1921), «Известия АН СССР. Механика твердого тела» (с 1966), «Стандарты и качество» (с 1927), «Машиностроитель» (с 1931),«Приборостроение»(с 1956), «Измерительная техника» (с 1939), «Металловедение и термическая обработка металлов» (с 1955), «Сталь» (с 1941), «Литейное производство» (с 1930), «Сварочное производство» (с 1930), «Автоматическая сварка» (с 1948), «Кузнечно-штамповочное производство» (с 1959), «Станки и инструмент» (с 1930) и другие отраслевые журналы. Металлургическая наука, техника и технология Русские ученые внесли большой вклад в науку о металлах, в развитие техники и технологии их производства. В 1763 М. В. Ломоносов опубликовал «Первые основания металлургии или рудных дел», в которых рассмотрел ряд проблем, связанных с добычей руд и получением металлов. В 60-х гг. И. И. Ползунов построил первую доменную воздуходувку, приводимую в движение силой пара. В. В. Петров, открывший в 1802 явление электрической дуги, указал на возможность ее применения для электроплавки и восстановления металлов из окислов. Труды П. Г. Соболевского по получению ковкой платины и изготовлению из нее изделий (1826) положили начало порошковой металлургии. П. П. Аносов разработал новые способы выплавки стали высокого качества, положил начало металлургии легированных сталей, впервые применил микроскоп для исследования структуры металла (1831). Классические работы Д. К. Чернова в области кристаллизации стального слитка, фазовых превращений в стали, строения металлов и сплавов послужили фундаментом для создания современного металловедения и термической обработки металлов. Наследие Чернова творчески развивали А. А. Байков, А. А. Ржешотарский, Н. С. Курнаков и др. Крупный вклад в теорию и практику доменного процесса внесли М. А. Павлов и М. К. Курако. Одну из первых в Европе мартеновских печей построил в 1870 А. А. Износков; Д. К. Чернов (1872) и К. П. Поленов (1875—76) предложили т. н. русское бессемерование — разновидность бессемеровского процесса, обеспечивающую переработку малокремнистых чугунов. Братья А. М. и Ю. М. Горяиновы разработали и внедрили технологию мартеновской плавки на жидком чугуне (1894). На основе научных трудов, открытий и изобретений русских ученых, инженеров и практиков-металлургов развивалась металлургическая промышленность, улучшались конструкции агрегатов, совершенствовались технологические процессы. Однако создать мощную металлургию в условиях дореволюционной России не представлялось возможным. Октябрьская революция 1917 дала мощный толчок развитию производительных сил, в том числе металлургии. Восстановление и развитие черной и цветной металлургии на базе электрификации явилось одной из основных задач плана ГОЭЛРО. В годы 1-й пятилетки (1929—32) было развернуто строительство крупных металлургических предприятий, а также заводов тяжелого машиностроения, выпускающих оборудование и машины для металлургической промышленности. До 1917в стране не существовало металлургических научно-исследовательских институтов. На ряде заводов (Путиловском, Обуховском и др.) и на кафедрах горно-металлургических вузов имелись небольшие научно-исследовательские лаборатории. За годы Советской власти созданы научные центры — Институт металлургии им. А. А. Байкова АН СССР, Центральный НИИ черной металлургии им. И. П. Бардина (ЦНИИчермет), Украинский НИИ металлов (Харьков), Украинский НИИ специальных сталей, сплавов и ферросплавов (Запорожье), Институт черной металлургии (Днепропетровск), Донецкий НИИ черной металлургии, Научно-исследовательский и проектный институт металлургии и обогащения АН Казахской ССР, Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (Гиредмет), Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов (Гинцветмет), Институт металлургии и Институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР и мн. др. Научными кадрами высокой квалификации располагают и металлургические вузы страны. Работы советских ученых в значительной мере определили и определяют научно-технический прогресс в области металлургии.