Большая Советская Энциклопедия (СС)

  Теория трения и износа твёрдых 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 (�. В. Крагельский) являются ныне базисом для инженерного расчёта 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. �. Костецкий (износ металлов), А. П. Семенов (схватывание металлов), С. В. Пинегин (сопротивление качению), А. К. Дьячков и М. В. Коровчинский (гидродинамическая смазка), А.�. Петрусевич (контактно-гидродинамическая смазка), Г. В. Виноградов и Р. М. Матвеевский (эффективность действия смазочных материалов при тяжёлых 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 Н�� 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, �нститут нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева), полимерные материалы для узлов трения (�нститут элементоорганических соединений АН СССР, �нститут металлополимерных систем АН БССР и др.), развиваются теоретические основы контактного взаимодействия твёрдых тел с учётом среды (�нститут проблем механики АН СССР), применяются к разным деталям расчётные методы прогнозирования износа (Государственный Н�� машиноведения), создаются стандартные методы оценки фрикционных материалов (Всесоюзный Н�� 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 �. 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 Н��, 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. �сследования в области теории металлургических процессов и металловедения, послужившие основанием для разработки высококачественных сталей, были проведены школой А. А. Байкова. �зучение 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, её 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 закалённой 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, надёжности 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). Всё 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 лёгких 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-твёрдые, 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 проведённые в 60-70-х гг. исследования процесса термомеханической обработки металлов.

  Достижения в области физики твёрдого тела, физической химии и металловедения позволили создать принципиально новый класс материалов - т. н. композиционные материалы. �спользуя 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 проведён 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 тяжёлые цветные металлы, нержавеющую сталь, ценные сорта древесины, используются для улучшения качества машин и оборудования, снижения их массы и стоимости, повышения долговечности, надёжности, производительности.

  А. А. Пархоменко, О. А. Владимиров, А. �. Петрусевич, А. Т. Григорян, Р. М. Матвеевский, Р. �. Энтин.

  Технология производства машин.Литьё. В дореволюционной России литьё 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 произведён 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. �. 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. �ванов 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 лёгких сплавов, кристаллизующихся в условиях повышенного давления. �сследования по теории и практике плавки чугуна в вагранках были выполнены в 40-50-х гг. Л. М. Мариенбахом, Б. А. Носковым, Л. �. 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. �спользуются 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 Н�� литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства и институт проблем литья АН УССР.

  Советские учёные являются членами Международной ассоциации литейщиков, участвуют в международных конгрессах (40-й конгресс проходил в Москве в 1973). См. также .

 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 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 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. тси 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, заклёпок, по штамповке колец шарикоподшипников, вагонных колёс, звеньев гусениц и т. д.).

  В разработке теоретических и технологическим проблем ковки, штамповки, прессования участвовали С. �. Губкин, �. М. Павлов, Е. П. Унксов, А. �. Целиков, �. А. Перлин, Б. В. Розанов, А. �. Зимин, П. С. �стомин и др. �сследования этих процессов ведутся в Центральном Н�� технологии машиностроения, Всесоюзном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте металлургического машиностроения, Всесоюзном институте 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.

  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 её 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 Н�� технологии и машиностроения (ЦН��ТМАШ), Н��судпроме, 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).