Технология производства машин.

Литьё. В дореволюционной России литьё осуществлялось небольшим числом заводов и цехов с примитивным оборудованием. Ассортимент продукции был крайне ограничен: гл. обр. 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 внутр. напряжений в них. Переворот в области чугунного и стального литья был произведён открытием критич. точек металлов в кон. 19 в. Быстро развивалось литейное произ-во после Октябрьской революции 1917. Теоретич. базой при проектировании, механизации и специализации литейного произ-ва были работы Н. Н. Рубцова, Л. И. Фанталова, Н. П. и П. Н. Аксёновых. 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 высококачеств. 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 произ-во процесс изготовления высококачеств. отливок из лёгких сплавов, кристаллизующихся в условиях повыш. 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 мн. процессы кристаллизации и деформирования отливок.

В 70-х гг. получили пром. применение процессы плавки в усовершенствованных вагранках и электрич. 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 технологич. оснастке формовочных и стержневых смесей. Используются вакуумная плавка, различные виды рафинирования расплавов и др., а также полуавтоматич. и автоматич. оборудование, облегчающее труд рабочих и обеспечивающее охрану окружающей среды от воздействия производств, отходов. Автоматизируется управление технологич. процессами и производством в целом.

Ведущие ин-ты по разработке литейных технологии и машиностроения: Всесоюзный НИИ литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного произ-ва и Ин-т проблем литья АН УССР.

Сов. учёные являются членами Междунар. ассоциации литейщиков, участвуют в междунар. конгрессах (40-й конгресс проходил в Москве в 1973). См. также Литейное производство.

Обработка металлов давлением (ковка, штамповка, прессование). До 1917 кузнечные и прессовые цехи выпускали огранич. номенклатуру деталей. Уже в годы 1-й пятилетки (1929-32) куз-нечно-штамповочное и прессовое произ-во получило заметное развитие, особенно в новых отраслях машиностроения (энер-гетич., тракторном, автомоб., трансп.). Кузнечные цехи начали производить поковки и штамповки из стали мн. марок, алюминиевых и магниевых сплавов и др. Были созданы первые специализир. прессовые цехи лёгких 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 автомоб., судовых, вагонных и др. деталей. Увеличение размеров кованых деталей привело к повышению верх, 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, авиац. и ракетной техники, приборостроения, повышение рабочих параметров машин (усилий, напряжений, скоростей, давлений, темп-р) потребовало разработки новых технологич. процессов для высокопрочных и жаропрочных сплавов, новых термомеха-нич. режимов обработки тугоплавких металлов (Mo, Nb, W, Cr и др.). Значит, развитие получил процесс прессования (выдавливания) металлов. Было освоено прессование профилей и труб перем. сечения, пустотелых профилей и панелей из алюм. сплавов, труб и профилей (в т. ч. перем. 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 т. ч. мощных штамповочных прессов с усилием 30-75 тыс. тс и горизонтальных гидравлич. прессов для прессования металлов с усилием 12-20 тыс. тс, в 60-70-е гг. распространились принципиально новые технологич. процессы: импульсное и взрывное прессование, беспрессовое изготовление деталей в холодном состоянии из жаропрочных сталей, титана, алюм. 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 гидростатич. прессование металлов, а также высокотемпературное гидростатич. формование порошков труднодеформируемых металлов и сплавов (газостаты). Создано уникальное прессовое оборудование для получения синтетич. алмазов. Осуществляется комплексная механизация и автоматизация технологич. процессов ковки и штамповки (автоматич. установки по выдавливанию сплошных и трубчатых деталей, автоматич. линии по высадке болтов, заклёпок, по штамповке колец шарикоподшипников, вагонных колёс, звеньев гусениц и т. д.).

В разработке теоретич. и технологич. 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 Центр. НИИ технологии машиностроения, Всесоюзном н.-и. и проектно-конструкторском ин-те ме-таллургич. машиностроения, Всесоюзном ин-те лёгких сплавов и др.

Сварка. До конца 19 в. в России использовали только два способа сварки металлов - литейный и кузнечный. Основой принципиально новых методов соединения металлов явилось открытие в 1802 В. В. Петровым дугового разряда. В 1882 Н. Н. Бенардос и в 1890 Н. Г. Славянов предложили первые практически пригодные способы сварки с использованием электрической дуги. К 1911 распространилась также газовая сварка.

Науч. исследования в области сварки развернулись после Окт. социалистич. революции. В 1924 выпущены первые сварочные машины, спроектированные В. П. Никитиным. В 1929 для концентрации н.-и. и конструкторских работ по сварке и резке металлов был создан Автогенный к-т 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 произ-ва новых конструкций в строит, пром-сти, трансп. и энергетич. машиностроении, судостроении и др. отраслях. Мн. заводы использовали её в качестве осн. технологич. процесса при произ-ве котлов, вагонных конструкций, ж.-д. цистерн, цельносварных судов, трубопроводов и т. п. Н.-и. работы велись в Центр, ин-те ж.-д. транспорта, Центр. 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 к-рых был создан способ автоматич. сварки открытой дугой, а затем (нач. 40-х гг.) способ автоматич. сварки под флюсом с использованием оригинальной отечеств, аппаратуры. Эти методы позволили ликвидировать тяжёлый ручной труд, перевести сварку на индустр. основу.

В период Великой Отечеств, войны 1941-45 сварочная техника использовалась в произ-ве танков, снарядов к ракетным установкам БМ-13 («Катюша») и др. вооружения. При изготовлении сварных бронекорпусов применялось оборудование для автоматич. сварки под флюсом с постоянной скоростью подачи электродной проволоки (по принципу саморегулирования длины дуги, открытому В. И. Дятловым). В 1942 по дну Ладожского оз. был проложен сварной трубопровод для доставки топлива в осаждённый Ленинград. Разработаны методы подводной сварки и резки (К. К. Хренов и др.), используемые при ремонте повреждённых кораблей. Не прекращалась и н.-и. работа: В. П. Никитин предложил сварку с 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 металлургич. и металловедч. процессам при сварке (К. В. Любавский, А. М. Макара) и др.

В послевоен. годы развитие сварочной техники велось по трём направлениям: расширение механизации и автоматизации; изыскание новых способов нагрева металла; изучение и совершенствование металлургич. процессов. В кон. 50-х гг. в пром-сти используют автоматич. сварку под слоем флюса, электрошлаковую сварку, газоэлектрич. способы сварки, механизир. наплавку металлов. С помощью автоматич. сварки перешли к поточному крупносекц. методу постройки судов, создали на её базе произ-во газо- и нефтепроводных труб большого диаметра, решили проблему цельносварного мостостроения. Электрошлаковая сварка, разработанная в Ин-те электросварки им. Е. О. Патона, позволила преобразовать технологию и орг-цию произ-ва массивных крупногабаритных изделий - прокатного оборудования, мощных прессов, валов гидротурбин, доменных комплексов и т. п. Сварку использовали при стр-ве таких уникальных сооружений, как крупнейший в Европе цельносварной мост через Днепр в Киеве (1953), каркасы московских высотных зданий (нач. 50-х гг.), атомные ледоколы «Ленин» (1959) и «Арктика» (1974). В 60- нач. 70-х гг. с помощью сварки построены мощные гидрогенераторы и гидропрессы, магистральные газо- и нефтепроводы, АЭС, цельносварные танкеры большого водоизмещения. Сварку используют в тяжёлом, энергетич. и трансп. машиностроении, электронной, полупроводниковой технике и в др. отраслях. Для повышения уровня сварочной техники созданы показательные з-ды, цехи и участки сварных конструкций.

В 70-х гг. н.-и. работа в области сварки сосредоточена на решении следующих проблем: работоспособность сварных соединений, расчёт сварочных напряжений и деформаций (Николаев и др.); развитие теории источников тепла при сварке (Б. Е. Патон, Рыкалин, Хренов и др.); разработка физико-химич. и металлургич. основ сварки (Б. И. Медовар, В. В. Фролов, Любавский, М. X. 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 космич. корабле «Союз-6» впервые в мире проводились опыты по сварке в космосе (1969, В. Н. Кубасов, Г. С. Шонин). Ин-том электросварки им. Е. О. Патона (СССР) и Центр, ин-том сварки (ГДР) созданы установки для электроннолучевой сварки изделий автомоб. пром-сти (1974). Н.-и. работы по сварке ведутся в ЦНИИТМАШе, Ин-те электросварки им. Е. О. Патона, МВТУ им. Баумана, Всесоюзном НИИ электросварочного оборудования, Ин-те металлургии им. Байкова, ВНИИавтогенмаше, Моск. авиационно-технологич. ин-те (МАТИ), Ленингр. политехнич. ин-те, Моск. энергетич. ин-те, в др. НИИ и на кафедрах вузов. См. также Сварка, Сварное соединение, Сварочное оборудование, Сварочные материалы.

Механическая обработка. Первые теоретич. исследования процесса резания металлов были проведены в России в 1868-69 И. А. Тиме. Основы науки о резании металлов были заложены рус. учёными К. А. Зворыкиным, А. А. Бриксом, А. В. Гадолиным и др. Широкие науч. исследования в области резания металлов развернулись после Окт. революции 1917 благодаря быстрому развитию социалистич. индустрии, в частности станкостроения, инструм. пром-сти, металлообработки. Начало исследованиям в области процесса резания положили работы А. Н. Челюсткина, обосновавшего формулу для силы резания (1922- 1926). Базой для н.-и. работ в области резания металлов, разработки новых станков и инструментов, подготовки науч. кадров стал созданный в 20-х гг. трест Оргаметалл. В нач. 30-х гг. в Экспериментальном НИИ металлорежущих станкоз (ЭНИМС), Моск. станкоинструм. ин-тс (СТАНКИН) и конструкторских бюро мн. заводов развернулись науч. и проектные работы по осн. проблемам станкостроения: созданию отд. типов станков и их типажа в целом, увеличению быстроходности и мощности станков, изысканию совершенных конструкций деталей и механизмов, применению автоматич. управления, повышению износостойкости и долговечности станков. К этой работе были привлечены учёные и специалисты (А. С. Бриткин, Г. М. Головин, В. И. Дикушин, 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 исследоват. работы в области создания новых инструментов и материалов для них. После выпуска первого отечественного прессованного твёрдого сплава «победите (1929) в лабораториях вузов и заводов, в созданных в нач. 30-х гг. Всесоюзном н.-и. инструм. институте (ВНИИ), Всесоюзном НИИ абразивов и шлифования (ВНИИАШ), СТАНКИНе велись исследования с целью широкого внедрения в произ-во твердосплавного инструмента, создания новых твёрдых сплавов и др. инструм. материалов (минералокерамики), позволяющих повысить режимы резания. В разработке основ конструирования и расчёта режущего инструмента участвовали Г. И. Грановский, В. М. Матюшкин, И. И. Семенченко и др.

К нач. 30-х гг. относятся первые после Окт. революции науч. работы в области технологии машиностроения (А. П. Соколовский), продолженные затем Б. С. Ба-лакшиным (точность регулирования размеров в процессе обработки), Н. А. Бородачёвым (теория точности), К. В. Вотиновым (проблемы жёсткости станков), О. М. Кованом (теория припусков), А. Б. Яхиным (теория баз) и др. Эти работы сыграли большую роль в решении мн. технич. проблем, связанных с механич. обработкой материалов.

Важное значение для развития науки о резании металлов и создания сов. школы резания имел период 1935-41, когда стахановское движение передовиков произ-ва опрокинуло нормативы, тормозившие дальнейшее развитие техники, в т. ч. и в области резания металлов. Декабрьский (1935) пленум ЦК ВКП(б) предложил пересмотреть технич. руководящие материалы, на к-рых базировались нормативы. С этой целью была создана Комиссия по резанию металлов для объединения всех науч. исследований в стране в этой области. В работе Комиссии участвовали не только учёные (И. М. Беспрозванный, В. А. Кривоухов, Е. П. Надеинская, А. В. Панкин и др.), но и заводские коллективы, инженеры, мастера и рабочие. Было проведено по единой методике св. 120 000 экспериментов по исследованию процесса резания, установлены силовые и стойкостные зависимости для всех видов металлорежущего инструмента и по всем осн. металлам, применяемым в машиностроении, созданы инж. методы расчёта геометрии режущей части инструмента и оптим. режимов обработки различных материалов. В разработке физич. основ процесса резания важную роль сыграли работы учёных в области смежных наук (В. Д. Кузнецов, П. А. Ребиндер и др.).

Перед Великой Отечеств, войной 1941- 1945 станкостроение выпускало станки многих типов (в т. ч. агрегатные и специальные) с высокой степенью автоматизации, чему способствовали н.-и. работы, выполненные в АН СССР, отраслевых ин-тах и специализиров. лабораториях. Первые проекты автоматич. линий из агрегатных станков были разработаны в ЭНИМСе ещё в 1936. В годы войны станки-автоматы, автоматич. и полуавтоматич. линии сыграли важную роль в массовом произ-ве вооружения при нехватке рабочей силы (только одна полуавтоматич. линия для расточки и сверления отверстий в корпусных деталях танка Т-34 заменила 19 тяжёлых расточных и радиально-сверлнльных станков и высвободила 36 квалифициров. рабочих). В это же время значительно увеличился типаж станков (лишь одно конструкторское бюро под рук. Г. И. Неклюдова разработало ок. 190 типов оригинальных станков для произ-ва миномётного вооружения).

В первые послевоен. годы н.-и. и проектные ин-ты работали над проблемами скоростного резания. Одно из осн. условий перехода на повыш. скорости обработки - автоматизация управления станками путём 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 пром-сти автоматич. линии из 14, 45 и 25 агрегатных станков, основанные на принципе сквозного (поточного) прохода деталей, транспортируемых с помощью гидропривода. В создании станков-автоматов и автоматич. линий участвовали также ВНИИ, ВНИИАШ и др. н.-и. ин-ты. 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 з-д поршней.

В 50-70-х гг., выполняя задачи по улучшению отраслевой структуры промышленности и технич. перевооружению народного хозяйства, отраслевые НИИ и конструкторские бюро уделяли особое внимание проектированию и отработке конструкций прецизионных станков, тяжёлых и уникальных станков, станков для электрофизич. и электрохимич. обработки (ультразвуковой, электроэрозионной, лазерной, плазменной и др.), многооперац. станков с автоматич. сменой инструментов, станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Для заводов, выпускающих универсальные станки, к 1965 была разработана единая унифициров. серия моделей и их модификаций. Разработкой методов расчёта 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, эрозионно-стойких, тугоплавких и др. труднообрабатываемых материалов, потребовало разработки новых инструм. материалов, изменения конструкций режущего инструмента, иного подхода к выбору рациональных условий обработки резанием. В кон. 50 - нач. 70-х гг. на основе работ Ин-та физики высоких давлений АН СССР (А. Ф. Верещагин) и Ин-та сверхтвёрдых материалов АН УССР (В. Н. Бакуль) созданы сверхтвёрдые инструм. материалы - синтетич. алмазы, эльбор, гексанит и др. СССР занимает ведущее место в мире по произ-ву сверхтвёрдых материалов. Так, предназначенный для обработки высокотвёрдых сложнолегиров. сплавов эльбор (его произ-во впервые освоено ленингр. абразивным з-дом «Ильич») экспортируется во мн. страны. В создании новых инструментов и материалов большое значение имели работы Г. Н. Сахарова, В. Н. Слесарева, Н. Е. Филоненко-Бородича, Д. Ф. Шпо-таковского 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 механич. обработки металлов сыграли рабочие-новаторы: Г. С. Борткевич, С. И. Бушуев, П. Б. Быков, В. А. Карасёв, В. А. Колесов, В. К. Семинский и мн. др.

В области технологии машиностроения в 50-70-х гг. проведены многочисл. науч. исследования и решены проблемы адаптивного управления станками (Б. С. Балакшин), групповой обработки (С. П. Митрофанов), контактной жёсткости (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. Сов. учёным (И. В. Кудрявцеву, Е. Г. Коновалову, С. В. Серенсену и др.) принадлежит приоритет в разработке основ упрочняющей технологии, при к-рой в процессе механич. обработки улучшаются свойства материалов в направлении, обеспечивающем повышенную эксплуатац. надёжность и долговечность изделий.

В 10-й пятилетке (1976-80) отраслевые н.-и., проектные и технологич. ин-ты, конструкторские бюро з-дов работают над созданием автоматич. оборудования с малогабаритными электронными системами числового программного управления (ЧПУ) и контроля, улучшением структуры выпускаемого металлообр. оборудования (станки с ЧПУ, тяжёлые, уникальные и высокоточные станки, спец. станки и автоматич. линии, в т. ч. переналаживаемые комплексные линии, комплекты высокопроизводит. оборудования с управлением от ЭВМ), созданием нового металлообр. инструмента из природных и синтетич. алмазов, минералокерамич. и др. сверхтвёрдых материалов, абразивных материалов высокой стойкости. В этих работах участвуют ЭНИМС и его филиалы (в Армянской ССР и Литовской ССР), ВНИИ, ВНИИалмаз, Укр. НИИ станков и инструментов, технологич. ин-т Оргстанкинпром, др. ин-ты и широкая сеть конструкторских бюро во мн. союзных республиках.

Между странами - членами СЭВ заключены соглашения о совместной разработке осн. научно-технич. 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-исследоват. потенциала в социалистич. 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.

Периодич. издания: «Машиноведение» (с 1965), «Вестник машиностроения» (с 1921), «Известия АН СССР. Механика твёрдого 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 др. отраслевые журналы.