что такое метод патона
Технологии победы: автоматическая сварка танковых корпусов
Укрощение брони
Одной из основных проблем производства корпусов и башен средних танков Т-34 было трещинообразование в местах сваривания деталей. Все дело в высокой твердости брони 8С, когда рядом со сварным швом образовываются небольшие надрывы или микротрещины. Наличие остаточных напряжений после сваривания в первое время после производства бронемашины не давало о себе знать, но с течением времени выходило наружу трещинами длиной до 500 мм. Все это, естественно, снижало ударную стойкость танковой брони. Для решения этой проблемы сразу после организации производства эвакуированных предприятий, во второй половине 1942 года, привлекли специалистов Броневого института (ЦНИИ-48) и Института электросварки Академии наук СССР. Исследования проводились на двух предприятиях: Уральском танковом заводе №183 в Нижнем Тагиле и Уральском заводе тяжелого машиностроения в Свердловске. В общей сложности с июля по октябрь металлурги и материаловеды исследовали образование трещин при сваривании около 9500 бронедеталей. Целью изучения был поиск наиболее оптимального химического состава брони 8С. Оказалось, что наиболее важным компонентом в броне в этой ситуации был углерод. В случае, если его содержание в броне было больше 0,25%, твердость закаленной зоны в районе сварного шва резко возрастала, что неминуемо приводило к трещинообразованию.
Но обеспечить такое низкое содержание углерода в броневой стали и в мирное время было непросто, а в условиях военного времени вообще казалось невозможным. Небольшие «косметические» изменения сварочного цикла путем использования аустенитных электродов, многоваликовой системы наложения сварных швов и низкий отпуск узлов после сварки позволяли поднять верхний предел содержания углерода лишь до 0,28%. Кстати, в немецкой танковой промышленности о столь серьезных требованиях к танковой броне и не слышали – в среднем доля углерода была в пределах 0,4-0,5%. Решением проблемы появления трещин в области сваривания оказался предварительный нагрев деталей до 150-200 градусов Цельсия с последующими медленным остыванием деталей после сваривания до 100 градусов в течение 30 минут. Для этой цели в Броневом институте были разработаны специальные индукторы, обеспечивающие локальный нагрев бронедеталей в зоне газовой резки либо сварочного шва. На Уральском заводе тяжелого машиностроения индукторы применялись при сваривании стыка лобовой части с бортами и крышей, а также при вырезании балансирных отверстий в закаленных бортовых деталях танков. Таким образом была решена проблема трещинообразования при сваривании среднеуглеродистых бронесталей. Со временем практика свердловского завода была распространена на остальные танковые заводы.
Сварочные автоматы
В июле 1941 года распоряжением Совета Народных Комиссаров в Нижний Тагил был эвакуирован Институт электросварки Академии наук СССР. Именно поэтому на Уралвагонзаводе впервые была внедрена автоматическая дуговая сварка танковых корпусов под флюсом. Безусловно, эта технология был известна и ранее, но группа академика Евгения Оскаровича Патона с сотрудниками ЦНИИ-48 смогли адаптировать её для сварки броневых сталей. Одним из выдающих ученых, внесших вклад в развитие бронетанкового сварочного дела, был Владимир Иванович Дятлов. Он вместе с сотрудниками Харьковского завода имени Коминтерна решил проблему трещинообразования в броне при сварке путем введения в сварочную ванну низкоуглеродистой проволоки (подробнее об этом пойдет речь ниже). В 1942 году ученый, первый в мире, открыл явление саморегулирования дуговых процессов с плавящимся электродом, что позволило значительно упростить конструкции подающих механизмов сварочных автоматов. Также за счет этого удалось создать относительно простые одномоторные сварочные головки, более надежные и дешевые. Без Дятлова не удалось бы создать эффективные флюсы на основе шлаков доменных древесно-угольных печей Ашинского металлургического завода, которые получили названия «шлаковые флюсы ША». С октября 1943 года ученый возглавил лабораторию сварочного Уралвагонзавода и пробыл на этой должности до 1944 года, пока его не перевели в ЦНИИ Технологий судостроения.
Но вернемся к легендарному Т-34, который никогда бы не стал таким массовым танком, если бы не автоматическая сварка его бронекорпусов (башен) на заводах №183 и УЗТМ. Использование сварочных автоматов позволяло сократить время на сварку в 3—6,5 раза. При этом на каждый танковый корпус использовалось не менее 40 погонных метров сварочных швов.
Кроме Т-34, сварка академика Патона применялась на бронекорпусном заводе №200 в Челябинске. С её помощью варили днище корпуса танка КВ, что в общей сложности составляло около 15 погонных метров шва на одну машину. Немаловажно, что автоматизация сварки брони позволила привлекать к производству низкоквалифицированных рабочих – мастеров-сварщиков на протяжении всей войны хронически не хватало. В Нижнем Тагиле с июля 1942 года работал уникальный танковый конвейер, на котором действовало 19 установок автоматической сварки под флюсом. Оцените масштаб новации — это позволило высвободить для других работ 280 высококлассных сварщиков, заменив их 57 рабочими низкой квалификации. Сам академик Евгений Оскарович Патон в докладной записке на имя секретаря отдела танковой промышленности Свердловского обкома ВКП(б) в марте 1942 года говорил об эффективности внедрения автоматической сварки (цитата по книге Н. Мельникова «Танковая промышленность СССР в годы Великой Отечественной войны»):
Сравнение затрат времени на ручную и автоматизированную сварку можно найти в архивах выставочного комплекса ОАО «НПК Уралвагонзавод». В соответствии с ними, на сварку, к примеру, сектора погона башни Т-34 у сварщика уходит чуть более пяти часов, а автоматическая сварка справляется с этим всего за 40 минут. Стыки днища с помощью ручной сварки провариваются за три часа, а в автоматическом режиме — за один час.
Борьба за шов
Нельзя сказать, что автоматические сварочные аппараты в одночасье появились на сборочных предприятиях советского танкопрома. Во-первых, доля ручной сварки все-таки была очень велика в производстве бронепродукции, а во-вторых, на первых порах с самой технологией не все было гладко. Не удавалось придать сварному шву необходимый уровень пластичности – после остывания он становился твердым и хрупким. Это, естественно, самым негативным образом сказывалось на снарядостойкости брони. После разбора причин оказалось, что все дело в превышении глубины проплавления свариваемого металла, перемешивании металла проволоки с основным металлом и значительном легированием металла шва. Группы из ЦНИИ-48 под руководством И. Ф. Срибного и из Института сварки, во главе которой стоял упоминаемый выше В. И. Дятлов, предложили и апробировали следующие приемы сварки «непокорной» брони 8С и 2П. Прежде всего это многопроходная сварка, когда автомат за несколько приемов соединяет свариваемые детали. Так обеспечивается малое проплавление стыков и формированием прочного и пластичного шва. Понятно, что такой прием не самый эффективный в условиях военного времени: все-таки многопроходная сварка требует большое времени в сравнении с однопроходной.
Вторым приемом от ЦНИИ-48 и Института сварки была закладка проволоки из малоуглеродистой стали в разделку швов для снижения «разваривания» металла брони. В итоге шов после остывания становился пластичнее, проволока серьезно снижала температуру внутри разделки шва, а также в два раза увеличивала производительность сварочных автоматов. Это оказалось наиболее эффективным приемом, который в дальнейшем был даже усовершенствован. Новый способ сварки «в две проволоки», при котором в ванну шва под углом к электродной проволоке подавалась вторая (присадочная) проволока, не подключенная к источнику тока. Подачу и диаметр второй проволоки рассчитывали таким образом, чтобы количество наплавляемого от нее металла было равно количеству металла от наплавляемой электродной проволоки, то есть диаметр второй проволоки должен быть равен диаметру электродной проволоки и скорости их подачи должны быть одинаковыми. Однако в связи с необходимостью переоборудования автоматических головок с подачи одной проволоки на подачу двух внедрение этого способа было отложено и он был заменен способом с закладкой прутков. Тем не менее, уже в июне–июле 1942 года этот способ был применен на заводе № 183 при сварке партии нижних листов носа корпуса танка с носовыми балками.
Сложности с автоматизацией сварки танковых корпусов (башен) были и организационного плана. Стоит помнить, что никогда ранее сварочные автоматы не собирались серийно и были, по сути, продуктами опытного производства Института сварки. Это и объясняет некоторую медлительность в освоении новых технологий в танкопроме. Так, к концу 1942 года на танковых заводах было всего от 30 до 35 сварочных автоматов, которых, естественно, не хватало. Поэтому нарком И. М. Зальцман приказом №200с от 28 марта 1943 года распорядился на заводе №183 дополнительно установить до середины мая 7 автосварочных агрегатов, на Уральском заводе тяжелого машиностроения до 1 июня 8 автоматов и до 15 июня 5 агрегатов требовал поставить на челябинский завод №200. Этот шаг стал один из многих, позволивших отечественному танкопрому выйти на плановые показатели производства столь необходимой фронту гусеничной бронетехники.
Памяти Бориса Патона. «Русская сварка» и наука против немецких танков
19 августа 2020 года перестало биться сердце Бориса Евгеньевича Патона – одного из последних представителей плеяды великих учёных советского периода.
Многие изобретения Бориса Патона уже оказали непосредственное влияние на мировую историю. Другим, возможно, предстоит мировая известность. Расскажем лишь о наиболее важных из них.
Как Патоны немецкие танки победили
Значение электросварки для тогдашней (да и современной) промышленности сложно переоценить: можно ли представить себе более надёжный способ соединения двух металлических деталей, чем их слияние в одно целое?
Однако классическая электросварка с помощью углеродного электрода (изобретённая уроженцем Херсонской губернии Российской империи Николаем Бенардосом) была достаточно сложным и трудоёмким процессом. В идеале он нуждался в автоматизации, однако углеродная дуга была крайне нестабильной и требовала постоянного внимания высококвалифицированного специалиста-сварщика.
Одна ошибка – и в шве возникают дефекты, сильно снижающие его прочность.
Выход нашли в применении другой технологии: так называемой сварки под флюсом, открытой Николаем Славяновым. Идея заключалась в том, что само пространство, в котором горит дуговой разряд и происходит сварка (сварочную камеру), изолируют от окружающей среды слоем флюса – вещества, препятствующего выходу паров металла наружу, а также попаданию внутрь воздуха и других «посторонних» веществ.
В результате процесс сварки становится более устойчивым и управляемым. Открывается возможность его автоматизации, что могло позволить колоссально увеличить производительность сварочных аппаратов.
Именно этой проблемой занимался основанный отцом Бориса Патона Институт сварки в Киеве. И на этом поприще молодому инженеру предстояло сделать свои первые шаги.
Доводить до ума технологию приходилось в буквальном смысле в военных условиях: впервые автоматическая сварка по технологии Евгения Патона была применена в промышленных масштабах в Нижнем Тагиле, куда Институт электросварки эвакуировали с началом войны.
Сварочные установки Евгения Патона стали настоящим прорывом: во-первых, производительность труда существенно возрастала, во-вторых, снижались требования к квалификации сварщиков, что было немаловажно в условиях войны, когда на военных заводах нередко приходилось работать даже детям.
Примечательно, что в нацистской Германии технологию автоматизированной сварки освоить так и не смогли. Именно поэтому – среди прочего – так и не удалось наладить действительно массовое производство своих грозных «Тигров» и «Пантер»: изучение «взятых в плен» после битвы на Курской дуге немецких танков показало, что все швы на них были сделаны вручную.
Однако у автоматизированной сварки патоновским методом был недостаток: получаемые в результате швы оказывались крайне хрупкими.
Как известно, сталь представляет собой сплав железа с другими веществами, в первую очередь с углеродом. Чем больше в стали углерода, тем она твёрже, но и хрупче. Чем меньше – чем сталь более мягкая и вязкая. Для качественной танковой брони необходимо вполне конкретное содержание в стали углерода, чтобы снаряды не могли её ни прогнуть, ни разбить. Однако в сварочном шве углерода было куда больше, чем надо. В итоге шов трескался даже от сравнительно незначительных повреждений.
Решение этой проблемы стало одним из первых больших изобретений Бориса Патона и его коллег. И оно было просто, как и всё гениальное: в щель между свариваемыми пластинами вставляли проволоку из стали с пониженным (относительно брони) содержанием углерода. В результате в парах металла в сварочной камере, а значит, и в готовом шве, углерода оказывается ровно столько, сколько нужно.
Вторая мировая и Великая Отечественная война во многом были не только битвой солдат, но и битвой научных умов. И в этом смысле Борис и Евгений Патоны внесли в победу в той войне огромный вклад.
«Русская сварка»
Автоматическая сварка под флюсом стала прорывной технологией для своего времени. Однако она не совсем годилась для ряда задач – например, сварки металлических деталей большой толщины, используемых в строительстве и других подобных работах.
Проблему в Институте сварки решили с помощью разработки принципиально новой технологии: электрошлаковой сварки.
Работает это так. В зазор между двумя свариваемыми деталями помещают слой флюса, через который пропускают электрический ток. Под его действием флюс (шлак) плавится, формируя так называемую шлаковую ванну. Расплавленный шлак нагревает, а затем плавит прилегающие поверхности.
В шлаковой ванне образуется смесь расплавленного металла и шлака. Состав шлака-флюса специально подбирается таким образом, чтобы расплав был легче расплава металла и шлак всплыл вверх, приходя в соприкосновение со следующим слоем металла. Оставшийся под шлаковой ванной металл по мере подъёма шлаковой ванны остывает и твердеет.
Так как этот процесс идёт более медленно, чем при классической электродной сварке, шов получается более однородным и прочным. Кроме того, как уже говорилось выше, за один проход можно сваривать детали почти любой толщины (до полутора метров). К сожалению (как, надеюсь, ясно из предыдущего описания) такой способ подходит лишь для вертикальных швов.
На международной выставке в Брюсселе в 1958 году этот вид сварки был отмечен большой золотой медалью «Гран-при» и получил неофициальное название «Русская сварка».
Данный метод нашёл широкое применение по всему миру: в США с его помощью построены многие знаменитые небоскрёбы, а в СССР она использовалась при строительстве мостов – первым в этом роде стал знаменитый мост Патона в Киеве, одновременно ставший и первым цельносварным мостом в мире.
Сварка на орбите
После смерти Евгения Патона в 1953 году, Институт сварки, названный в честь своего основателя, возглавил Борис Патон. Среди прочих задач, которые пришлось решать учреждению под его руководством, была разработка систем сварки в космическом пространстве, где обычные методы соединения металлических изделий не работали из-за вакуума, отсутствия силы тяжести и резких колебаниях температур.
Проблему решили путём применения технологии электронно-лучевой обработки металла, разработанную в Московском энергетическом институте в 1958-м. Идея заключается в том, что металл нагревают, облучая мощным фокусированным пучком электронов до температуры его плавления и испарения. В результате получаются очень тонкие, как их ещё называют, кинжальные швы с глубоким проплавлением металла.
В атмосфере Земли такая сварка невозможна: молекулы воздуха поглотят электроны и нарушат электронный пучок. Космический вакуум, являющийся проблемой для обычных методов сварки на орбите, открывает возможность применения этой технологии.
В октябре 1969 во время космического полёта корабля «Союз-6» впервые сварили металлические детали с помощью разработанного Институтом Патона аппарата «Вулкан». А в 1984 году космонавтами Светланой Савицкой и Владимиром Джанибековым была проведена первая в истории операция по сварке в космическом пространстве. В ней использовался сварочный аппарат УРИ, также разработанный институтом Патона.
Хирургическая сварка
При любой такой операции ткани требуется разрезать, а затем соединить снова, чтобы они могли срастись. Обычно для этого используют сторонние материалы, такие как нитки или скобки, но это не всегда удобно.
Организм не лучшим образом реагирует на чужеродные предметы, создаются риски нарушения кровоснабжения (нити и скобки передавливают или смещают мелкие кровеносные сосуды), нити становятся каналами миграции болезнетворных микроорганизмов, могут возникать аллергические реакции, спайки и т.п. Все это приводит к образованию, в частности, послеоперационных швов – не слишком эстетичных, а иногда и мешающих нормальному функционированию прооперированного органа.
Поиск способов бесшовного сшивания тканей на протяжении многих лет является одним из важных направлений медицинской науки. И Борис Патон предложил оригинальный и весьма перспективный способ решения этой проблемы.
В основу положен эффект так называемой биполярной коагуляции. Если через сжатые между собой края разрезанной ткани пропустить электрический ток высокой частоты, то ткани, по которым он течёт, начинают нагреваться. Белки, из которых состоит эта ткань, представляют собой сложным образом сплетённые молекулярные клубки, и в этих условиях они начинают раскручиваться – денатурировать.
Если затем внешнее воздействие убрать, то процесс поворачивается вспять – происходит ренатурация. В результате распустившиеся, а затем снова «скрутившиеся» белковые клубки перепутываются друг с другом, соединяясь в одно целое. Таким образом, соединение тканей происходит без внесения в них посторонних предметов.
Технология проста: с двух концов сшиваемого участка закрепляют электроды, после чего по нему пропускают электрический ток. Когда сварка тканей закончится, электроды переносят на следующий участок.
В 1992-1993 годах эксперименты на животных (крысах, кроликах и свиньях) показали принципиальную эффективность данного способа сращения тканей. В 2000 году электросварка тканей была применена при операции на желудке в Центральном клиническом госпитале СБУ.
Впоследствии экспериментальные операции были проведены для сварки желчного пузыря, желчных протоков, толстой и тонкой кишки, маточных труб, матки, брюшины, кожи, подкожной клетчатки.
В настоящее время технология хирургической электросварки активно применяется в Украине, России и Белоруссии: всего проведено более 80 тысяч различных операций с её применением. Выражали заинтересованность в ней и западные специалисты, например в США и Израиле. Однако там пока шире применяется несколько иной метод – лазерная сварка с использованием присадочного белка, по мнению отечественных учёных, несколько менее эффективная и более сложная.
Отец русской сварки: История электросварки
Электросварка сейчас основа любого строительства, помощник в автоделе и даже источник вдохновения для творческих людей.
Профессия сварщика становится одной из самой лидирующей на рынке труда.
А ведь история сварки начиналась чуть больше века назад.
Отец и сын Патоны…
Нужно ли говорить, что увековечивания В КОСМОСЕ — заслуживают далеко не все, даже — выдающиеся и талантливые люди. С глубокой древности — люди посвящали небо своим богам. Когда были «исчерпаны» созвездия, — именами богов названы планеты. Затем — яркие астероиды. Когда научно-технический прогресс и инструментальная база астрономов-наблюдателей стала совершенна, — астероиды начали открывать десятками. Но традиция увековечивания — сохранилась! Просто, — место языческих богов из древних мифов, — заняли «боги» Земные, — великие таланты человечества!
Для «гуманитария» — фамилия Патон в общем-то, — мало чего значит… Разве что, — бывающие в Киеве, вспомнят красавец-мост через Днепр, носящий это имя – мост Патона… Еще меньше людей знает про то, что этот мост является уникальным и первым в мире цельносварным — и назван в честь своего создателя… И уж совсем немного людей, которые знают, что этот уникальный мост – лишь малая толика…, мизер… — в жизни, труде и творческих свершениях своего СОЗДАТЕЛЯ…
«АСТЕРОИД 2727»
22 сентября 1979г. в Крымской астрофизической обсерватории астроном Николай Черных открывает астероид, получивший международное обозначение 1979SO9.
Впоследствии, по традиции, — этот астероид получил «имя собственное» — (2727) Патон (Paton)…
«Отец русской сварки»
Евгений Оскарович Патон Родился 4 марта 1870 года в Ницце (Франция), в семье российского дипломата.
В 1894 году Е.О. Патон оканчивает Дрезденский политехнический институт и получает диплом инженера-строителя. Через два года он блестяще оканчивает второй институт — в Петербурге и получает диплом русского инженера. В 1900 году защищает диссертацию, дающую право на звание профессора. В 1904 году переезжает из Москвы в Киев и становится деканом инженерного факультета и заведующим кафедрой мостов. Он выполняет целый ряд проектов по созданию мостов и становится крупнейшим специалистом в этой области.
Таким образом, — социалистическую революцию Патон встретил и «принял» уже во вполне зрелом возрасте. Ему в 1917 было уже 47 лет. Это возраст сформировавшейся личности с уже стойкими знаниями, опытом и убеждениями. К этому возрасту – Патон уже был авторитетным специалистом мирового уровня.
Тем не менее, не смотря на «смуту» и полнейшую неопределенность в политической жизни России, — Патон предпочел остаться в молодой Советской Республике. Здесь же он и раскрыл свой талант инженера-ученого-новатора! Прежде всего, — созданием цельносварных пространственных металлоконструкций и мостов и совершенно новых, не известных ранее способов электросварки.
В 1928 году происходит его первое и – судьбоносное знакомство с электрической дуговой сваркой…!
Тут нужно сделать ВАЖНОЕ отступление…
Электрическая дуговая сварка – была изобретена не где-нибудь, а именно в «царской» России талантливым инженером Николаем Бенардосом аж в 1881 году.
Бенардос изобрел дуговую сварку металлов угольным (неплавящимся) электродом. Его «аппарат» получил название «Электрогефест».
Бенардос не смог сразу в 1881 году запатентовать своего «Электрогефеста». Одной из причин стало отсутствие средств. Лишь в 1884 году, когда усадьба изобретателя «Привольное» была продана за неуплату долгов ссудным банком!, — Бенардос смог на оставшиеся деньги подать заявку на получение патента на способ дуговой электросварки. В 1885 – 1887гг. Н. Н. Бенардос получил патенты Франции, Бельгии, Великобритании, Австро-Венгрии, Швеции, Италии, Германии, США, Норвегии, Дании, Испании, Швейцарии. Так как у Бенардоса хватило денег только на патентование изобретения в России, патентование за рубежом финансировал купец С. А. Ольшевский, владелец доходных домов в Петербурге и Варшаве, ставший «совладельцем патентов».
Спустя некоторое время, как и водится при капитализме, — предприимчивые дельцы обманом получили патентные права на «Электрогефест» и Николай Бенардос не смог даже принимать участие в усовершенствовании своего проекта! Впрочем, — это довольно «стандартная» судьба талантов в «царской Расее».
Значительных успехов в области электросварки добился и другой русский инженер – Николай Славянов.
Он, в 1888 году, на Пермских пушечных заводах изобретает дуговую сварку плавящимся металлическим электродом под слоем флюса. Собственно – прообраз современной дуговой сварки. Впервые в мире Славянов применил на практике электрическую дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины. На том – все почти и закончилось… Гениальное изобретение, открывающее совершенно новые, перспективные технологии машиностроения – осталось только в «единичном» применении! Да и то, в основном – в ремонтных работах… Как отдельная «отрасль» и направление – электросварка не рассматривалась. Для совершенствования технологии — ничего сделано не было! Ужасающая техническая отсталость царской России, капитализм, бюрократическое стяжательство и коррупция – как это и водится, — помешала развитию этой очень перспективной отрасли машиностроения. Помешала — до революции… Впрочем, — во всем остальном мире это изобретение было оценено по достоинству. Особенно – в США, Великобритании, Франции, Германии.
В Советском Союзе первым занялся сваркой В. П. Вологдин. Исследования, проведенные под его руководством, доказали возможность применения и научного изучения сварки. В 1928 г. исследованиями сварных соединений занялся уже 59-летний инженер — мостостроитель Е. О. Патон.
Патон был широко известен своими работами по вопросам статики сооружений и конструирования железных мостов. Им сформулирован ряд принципиальных положений по расчету и конструированию клепаных мостов. Он — руководитель и автор более 50 проектов железных клепаных мостов. Под его руководством в Киеве была создана уникальная электросварочная лаборатория. Работы по изучению процессов и технологий электросварки в СССР – давали ощутимые результаты!
В 1932 г. — К. К. Хреновым впервые в мире в Советском Союзе осуществлена электрическая дуговая сварка под водой.
В 1935 г. в Киеве был создан Институт электросварки, (позже получивший имя Е. О. Патона).
В нем разрабатывали и осваивали механизированную и автоматическую сварку угольным электродом. При этом электрод перемещался на тележке, и были применены специальные средства защиты зоны сварки.
«Проверка на прочность»
С первых опытов промышленного внедрения электросварки в серийное производство, стала понятна перспектива автоматизации сварочного процесса.
Е. О. Патон стал решать проблему автоматизации комплексно, уделив особое внимание аппаратам и защите зоны сварки. Еще в 1923 г. в Советском Союзе Д. А. Дульчевский применил при сварке меди угольный порошок и другие горючие вещества, оттеснявшие воздух от жидкого металла. Позже тоже пытались вносить защитные средства в зону сварки отдельно от электрода.
Способы автоматической сварки под флюсом совершенствовались: изменялся состав флюса, способы его подачи в зону сварки. Е. О. Патон поставил перед сотрудниками своего института задачу разработать гранулированный флюс для сварки сталей угольным и металлическим электродами. Он должен был прикрыть жидкий металл от воздуха, ввести дополнительные легирующие элементы в металл шва и связать вредные примеси. В 1939 г. был разработан флюс и изготовлен специальный аппарат (сварочный «трактор»-автомат).
На самом пороге надвигающейся страшной войны – промышленность СССР получила технологию сварки стали, — не имеющую аналогов в мире! Особенно важную роль автоматическая сварка сыграла при сварке танковых корпусов. Она позволила резко увеличить производительность и качество изделий по сравнению с ручной сваркой. Ни в США, ни в Германии такой технологии не было, танковую броню клепали, скручивали на болтах (в США…) или сваривали вручную.
В 1939-1940 годах в институте было завершено создание высокопроизводительной дуговой автоматической сварки под флюсом, и 20 декабря 1940 года было принято правительственное постановление о внедрении новой технологии на 20 заводах (в производстве вагонов, котлов, балок для мостов и других ответственных конструкций).
70-летний Е.О. Патон в годы Великой Отечественной войны совершил подвиг — силами своего, тогда очень небольшого Института электросварки АН УССР, эвакуированного в Нижний Тагил — один из уральских «танкоградов», — разработал и внедрил технологию автоматизированной сварки броневых корпусов танков Т-34.
За годы войны общая длина «патоновского шва» составила 6000 километров…!
В начале Великой Отечественной войны Институт электросварки по предложению Е.О. Патона был эвакуирован на Урал, в город Нижний Тагил, и размещен на Уралвагонзаводе имени Ф.Э. Дзержинского. Здесь уже была внедрена автоматическая сварка в производстве грузовых вагонов из конструкционных низкоуглеродистых сталей. Однако технология дуговой автоматической сварки высокопрочных легированных броневых сталей, из которых в основном изготавливалась военная техника, не была разработана ни в СССР, ни за рубежом. Многие сотрудники Института электросварки ушли на фронт. Е.О. Патон хорошо понимал, что предстоит малыми силами в условиях эвакуации и трудностей военного времени решить сложную проблему использования автоматической сварки для увеличения выпуска танков, авиабомб и артиллерии. Вместе с тем эта грандиозная задача воодушевляла ученого и коллектив его единомышленников. Для научных сотрудников института лабораториями стали цеха и участки завода. Вскоре на Уралвагонзаводе был размещен и эвакуированный из Харькова танковый завод имени Коминтерна (№ 183), на котором сотрудники института стали внедрять первые образцы специального оборудования и новую технологию.
В лаборатории института началась напряженная исследовательская работа.
Многое из прошлой практики приходилось пересматривать, отвергать. Трещины в броне! Как избавиться от них? Невооруженным взглядом трещины даже не видны, их обнаруживает только микроскоп, и то не всегда. Крошечные, незримые змейки тоньше волоска. Это была внешне неприметная и прозаическая, но исключительно важная исследовательская работа. Она длилась по десять-двенадцать часов в день, но, увы, утешительных результатов все не было. Ненавистные трещины упорно порочили сварной шов. Сделаны были уже десятки шлифов, но удача не приходила.
Наконец после долгих поисков нащупали правильную мысль. Первые опыты принесли радость и разочарование. Желаемый результат достигался, но скорость сварки резко сокращалась. Отсюда уже было недалеко и до предложения, внесенного Дятловым и Ивановым: применить присадочную проволоку. Эта идея оказалась «счастливой» и решающей! Опыты с присадкой повторили многократно сперва в лаборатории, а затем и в цехе. Наконец-то швы стали получаться без трещин, а производительность сварки даже увеличилась.
Вблизи города на полигоне производились испытания корпуса танка. На одном из его бортов швы были сварены по-старому вручную, на другом — автоматом под флюсом, так же как и все швы на носовой части. Танк подвергся жестокому обстрелу из орудий с весьма короткой дистанции бронебойными и фугасными снарядами. Первые же попадания снарядов в борт, сваренный вручную, вызвали солидные разрушения шва. После этого танк повернули, и под огонь попал второй борт, сваренный «автоматом». Стрельба велась прямой наводкой с ничтожного расстояния. Семь попаданий подряд. Но швы выдержали, не поддались, не разрушились. Они оказались крепче самой брони и продолжали прочно соединять изуродованные обстрелом броневые плиты. Так же блестяще выдержали проверку огнем швы на носовой части, ни один из них не сдал под шквальным обстрелом. Двенадцать попаданий привели к образованию пробоин на носу, но швы не потерпели никакого ущерба!
Впоследствии, — уже после победоносного завершения войны, рассматривая «инженерные» архивы фашистской Германии – советские сварщики узнали, что аналогичный эксперимент с «трофейным» Т-34 проводили немцы! С такими же результатами… Немецкие специалисты-машиностроители (одни из лучших в мире), — так и не смогли понять – как «русским дикарям» удалось получить сварное соединение, более чем равнопрочное основному металлу! Да еще, – выполненное механизированным способом! Технически «продвинутым» немцам – так и не удалось создать у себя подобную технологию до конца войны!
Это была полная победа автоматической скоростной сварки! Испытание в условиях, равных самой трудной фронтовой обстановке, подтвердило высокое качество работы автоматов.
По инициативе Е.О. Патона на заводе № 183 в Нижнем Тагиле была введена в действие первая в мире поточная линия производства бронекорпусов танков, на которой действовало 19 установок для автоматической сварки под флюсом. Это позволило высвободить 280 высококвалифицированных сварщиков (для других работ), которых заменили 57 рабочими более низкой квалификации. Кроме работы по автоматической сварке сотрудники института наладили контроль качества электродов и сварки; решили ряд важнейших проблем газовой сварки и резки; предложили ускоренные методы подготовки сварщиков; разработали сопла с коническим каналом, позволившие резко повысить производительность бензорезки при одновременном снижении расхода кислорода и повышении качества.
Были исследованы процессы, происходящие в мощной сварочной дуге, горящей под флюсом, разработаны новые сварочные флюсы и найдено местное сырье для их массового изготовления. Открытие явления саморегулирования дуги легло в основу новых упрощенных и надежных сварочных головок с постоянной скоростью подачи электродной проволоки. Широко проводилось изыскание способов многодуговой и многоэлектродной автоматической сварки под флюсом. Была разработана технология полуавтоматической сварки под флюсом и созданы первые сварочные полуавтоматы.
В любую погоду — в снежный буран, трескучий уральский мороз, проливной дождь — Е.О. Патон появлялся в цехе ровно в 9 часов утра. И непременно сначала в цехе, а не в лаборатории или в так называемом кабинете. «Кабинетом» — это помещение можно было назвать только условно. Он сидел в общей комнате вместе с другими сотрудниками, и хотя это было вызвано теснотой, но такое постоянное соседство имело и свои достоинства: оно помогало никогда не отделяться в то трудное время от людей, всегда, каждую минуту жить в коллективе, в постоянном общении с ним…
Евгений Оскарович участвовал в монтаже и освоении каждой сварочной установки. И следил за ними до тех пор, пока не изживались все трудности пускового периода. Там, где все шло хорошо, показывался редко, там, где возникали трудности или намечалось отставание, бывал регулярно.
В январе 1943 года за образцовое выполнение задания правительства по увеличению выпуска танков и бронекорпусов Е.О. Патон был награжден орденом Ленина.
Чтобы обобщить опыт применения автоматической сварки под флюсом в промышленности СССР, в январе 1943 года была созвана специальная конференция. Выполняя решения конференции, работники института в том же году написали подробное пособие по автоматической сварке бронеконструкций, которое вышло в свет под редакцией Е.О. Патона.
В 1943 году Институт электросварки продолжал оказывать помощь военным заводам страны в деле освоения скоростной автоматической сварки под флюсом. В этом году только на заводах Наркомата танковой промышленности уже работало 50 автосварочных установок. С помощью скоростной автоматической сварки под флюсом было организовано поточное производство фугасных авиабомб, реактивных снарядов для «катюш» и других видов вооружения и боеприпасов.
Ни в одной стране, кроме Советского Союза, автоматическая сварка под флюсом броневых сталей не была еще разработана, и лишь в последние месяцы войны по примеру СССР в США начали осваивать сварку под флюсом при постройке бронекорпусов танков и самоходных артиллерийских установок. В Германии автоматическая сварка танков так и не была создана до конца войны.
В марте 1943 года Е.О.Патону было присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и золотой медали «Серп и Молот» за выдающиеся научно-технические достижения, которые позволили ускорить производство танков и металлоконструкций. За успешное внедрение и освоение в бронекорпусном производстве сварки под флюсом орденом Трудового Красного Знамени в 1943 году награждены сотрудники института Б.Е. Патон и П.И. Севбо, орденом «Знак Почета» — А.И. Коренной, И.К. Олейник, А.М. Сидоренко, медалью «За трудовую доблесть» — Г.З. Волошкевич, А.М. Макара, С.А. Островская, М.Н. Сидоренко, Ф.Е. Сороковский.
Большую работу по внедрению автоматической сварки на уральских заводах в годы войны проводили и остальные сотрудники Института электросварки: А.Е. Аснис, Л.М. Богачек, М.С. Грохотов, Л.М. Гутман, М.Я. Горлов, Л.И. Гудима, К.О. Дзевалтовский, А.А. Казимиров, А.М. Лапин, Б.И. Медовар, В.Г. Приходченко, Г.В. Раевский, С.В. Радченко, Д.М. Рабкин, Т.М. Слуцкая, А.А. Супрун, С.С. Савенко, Ф.Ю. Сороковский, В.В. Черепанова и др.
Эти люди варили, в буквальном смысле слова, – нашу Победу!
«Русская» сварка
В июне 1944 года институт возвратился в Киев, где началось восстановление его научной и лабораторной базы.
Е.Патон с сыновьями.
В ознаменование 75-летия со дня рождения Е.О. Патона институту было присвоено его имя. Послевоенный период характерен углублением и расширением теоретических и экспериментальных работ по изучению свариваемости различных классов сталей, по оценке прочности сварных соединений и конструкций, а также по разработке новых систем флюсов, проволок и сварочной аппаратуры. Еще на Урале Е.О. Патон начал переориентировать работу коллектива на решение задач по восстановлению разрушенного войной народного хозяйства временно оккупированных районов.
В институте им. Патона в 1949 году был разработан принципиально новый вид сварки – электрошлаковая (ЭШС). Данный способ позволял соединять детали любой толщины (до нескольких метров…).
На международной выставке в Брюсселе в 1958 г. этот вид сварки был отмечен большой золотой медалью «Гран-при» и получил неофициальное название «Русская сварка». Электрошлаковая сварка и наплавка завоевали себе широкую известность и признание во многих странах мира.
В 1946-1953 годах Е.О. Патон комплексно разрабатывает проблемы сварного мостостроения, возглавляет работы по проектированию и изготовлению первых цельносварных мостов, в которых широко применена автоматическая сварка. В 1946 году по совету Н.С. Хрущева подает союзному правительству докладную записку о преимуществах сварного мостостроения. В том же году Совет Министров СССР принимает развернутое постановление с широкой программой применения сварки в строительстве мостов. Патон возглавляет исследовательские, проектные, заводские и монтажные работы, связанные с постройкой крупнейшего в мире цельносварного шоссейного моста через Днепр в Киеве. 5 ноября 1953 года состоялось торжественное его открытие.
Постановлением правительства после смерти Патона мосту присвоено его имя.
Евгений Оскарович Патон (доктор техн. наук, профессор (1901г.), действ. член АН УССР, член Президиума АН УССР, вице-президент АН УССР, заслуженный деятель науки УССР. Сталинская премия 1-й степени (1941г. за разработку метода и аппаратуры скоростной автоматической электросварки), Орден Трудового Красного Знамени (1940), Два Ордена Ленина (1942, 1943), Герой Социалистического Труда (1943), Орден Отечественной войны 1-й степени (1945), Орден Красной Звезды (1942).
Евгений Оскарович Патон скончался 12 августа 1953 года на 84-м году жизни. Тысячи трудящихся столицы Украины, члены правительства республики, члены Президиума Центрального Комитета КП УССР провожали в последний путь выдающегося ученого-патриота.
После смерти отца, — Институт электросварки возглавил его сын — Борис Евгеньевич Патон, ставший к этому времени доктором технических наук, а в 1954 году — профессором. С 1962 года он совмещает этот пост с должностью президента Национальной академии наук Украины.
При Б.Е. Патоне к «земным» сварочным технологиям добавились космические — для строительства конструкций различного назначения в космосе, а другие достигли глубин океанов.
Институт электросварки имени Е.О. Патона в эти годы стал «меккой» сварщиков и материаловедов всего мира и примером для остальных организаций академии. Б.Е. Патон стал общепризнанным продолжателем выбранного еще его отцом направления, основателем новых технологий для строительства в космосе, сварочных работ под водой, новых технологий в хирургии и др. Ему, в первую очередь, — институт обязан непререкаемым авторитетом в стране и мире в области теории и практики сварочных современных высоких технологий различного назначения. Быстрый переход от научных идей к практическим результатам, что отличало Институт электросварки имени Е.О. Патона, потребовал от научного коллектива огромных усилий — выполнения комплекса исследований, проектных и конструкторских работ, подготовки и выполнения организационных решений, нацеленных на быстрое и эффективное исполнение работы как в институте, так и в промышленных организациях, где она получает практическое воплощение. Огромные работы выполнены в судостроении, производстве сварных труб для магистральных газо- и нефтепроводов, в тяжелом и химическом машиностроении.
Сам Б.Е. Патон выполнил в руководимом им институте необъятный объем работ, связанных с созданием новых технических средств и технологий, в том числе для космоса и подводных работ. Наиболее широко известны исследования Б.Е. Патона, связанные с созданием базовых технологий неразъемного соединения металлов, таких как сварка под флюсом, электрошлаковая сварка, стыковая сварка оплавлением, включая разработку специальных материалов, оборудования и систем автоматического управления. Фундаментальные исследования Б.Е. Патона и его учеников в области взаимодействия сварочных источников нагрева (электрической дуги, шлаковой ванны, низкотемпературной плазмы, электронного и лазерного луча) с плавящимся металлом заложили основу для создания новой отрасли металлургии — специальной электрометаллургии. Сюда вошли технологии рафинирующего переплава и литья сверхчистых сплавов, технологии получения уникальных конструкционных материалов методом испарения и конденсации в вакууме, а также материалов и заготовок со специальными покрытиями. Борис Евгеньевич внес большой вклад в создание новых типов высокоэффективных сварных конструкций, отвечающих современным повышенным требованиям эксплуатационной надежности, долговечности и технологичности при изготовлении. Школой Б.Е. Патона разработаны и внедрены в народное хозяйство индустриальные способы сооружения с помощью сварки магистральных трубопроводов, крупногабаритных резервуаров для хранения нефти, кожухов доменных печей, высотных башенных конструкций.
Борис Евгеньевич Патон (учёный в области металлургии и технологии металлов, профессор, доктор технических наук, Дважды Герой Социалистического Труда, Четыре Ордена Ленина, первый в истории Герой Украины. Президент Национальной академии наук Украины, академик Национальной Академии Наук Украины, академик АН УССР, президент Международной ассоциации академий наук. Член Президиума АН СССР. С 1963 по 1991 годы — член Президиума Комитета по Ленинской и Государственной премиям СССР в области науки и техники; с 1989 по 1991 год — глава Комитета международной Ленинской премии мира. Академик АН СССР (1962; с 1992 — РАН), иностранный член Болгарской АН (1969), Чехословацкой АН (1973), Академии наук и искусств Боснии и Герцоговины (1975), АН ГДР (1980), Шведской королевской академии инженерных наук (1986), Национальной АН Индии (1994), Национальной АН Республики Армения (1994), АН Беларуси (1995), АН Казахстана (1995), АН Грузии (1996), Национальной АН Таджикистана (2001), Национальной АН Киргизской Республики (2004), Академии Европы (1991), Международной АН образования, индустрии и искусства (США, 1997), Международной академии астронавтики (США, 1997), член Международной инженерной академии (1991), Американского сварочного общества (1978), Международного общества по материаловедению (1994); почётный член, президент Украинской ассоциации Римского клуба (1990).
«Роль Советского Союза…»
Показательна и знакова судьба двух талантливых инженеров-изобретателей – Бенардоса и Патона…
Один – основатель и родоначальник электросварки — умер в богадельне провинциального городка Фастов в 1905 году… В его биографии есть показательный момент: — «…Для того, чтобы получить деньги, необходимые для продолжения научных и инженерных изысканий, Николай Бенардос был вынужден продать значительную часть своей земли и заложить усадьбу. В конце концов он оставляет имение на управляющего и уезжает в Санкт-Петербург.» Так, и только так – в «щедрой» царской России царизм и капитализм «покровительствовал» техническому прогрессу и талантам! Этот случай единичен?! Отнюдь…!
Патону в 1917 году – было уже 47 лет… (как и Ленину). Мог уехать. Безусловно! Но не уехал. Остался и стал основателем славной Советской трудовой инженерной династии. Можно что угодно говорить на коммунистов и СССР. Но вот только СССР смог претворить Великое наследие умов русских инженеров (а оно несомненно было…) – в практику! И эта практика – дала невиданный миру результат: «от сохи – до звездного крыла…!»
Что характерно: — «кровавые и некомпетентные коммунисты», придя к власти – НЕ РАЗРУШИЛИ ни одного завода или производства! Они прекрасно понимали: будущее страны – в развитии СОБСТВЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ! Поэтому – кроме модернизации старых производств и мощностей – создавались новые…! не буду здесь приводить «скучные цифры» – сколько и чего построено в годы первых пятилеток (ГУГЛ – в помощь…!). А строились не «цеха» или «участки»… Строились – ЗАВОДЫ, КОМБИНАТЫ, ПРОМЫШЛЕННЫЕ ГИГАНТЫ и целые ГОРОДА…! Скажу только, что до революции – Россия (признанный мировой «аграрный лидер » и поставщик зерна…) – вообще не имела собственного производства тракторов и другой сельскохозяйственной техники. Не имела, и не заботилась об его организации. (В самом деле, – а зачем!? Если мужиков много…!) К 1939-му году (спустя неполные 20 лет после войны…) – СССР занимал 2-е место в мире (после США) по объемам производства собственных тракторов…!