Сварка во время войны. Часть 3.

С сегодняшнего выпуска из цикла “Сварка во время войны” мы будем рассказывать о достижениях Советского Союза. В первую очередь - о человеке, внёсшем огромный вклад в дело победы.

Евгений Оскарович Патон.

Русский и советский учёный-механик и инженер, работавший в области сварки, мостостроения и строительной механики. Директор Института электросварки Академии наук Украинской ССР в Киеве, который с 1953 года носит его имя. Герой Социалистического Труда (1943), лауреат Сталинской премии.

Родился 4 марта 1870 года в Ницце в семье русского консула, бывшего военного инженера (капитана лейб-гвардии Конно-пионерного дивизиона). В 1894 окончил Дрезденский политехнический институт по специальности инженер-строитель. В 1896 выпустился из Санкт-Петербургского Института инженеров путей сообщения. Далее работал в техническом отделе Николаевской (Петербургско-Московской) железной дороги. Позже возглавлял технический отдел службы пути Московско-Ярославско-Архангельской железной дороги. Одновременно с производственной деятельностью занимался научной и педагогической работой. В 1904 года переехал в Киев, где продолжил научную деятельность в стенах Киевского политехнического института.

Во время Первой мировой войны, во главе группы инженеров и студентов подготовил несколько проектов разборных шоссейных и железнодорожных мостов для нужд русской армии. В последствии их называли “мосты Патона”. Патон заложил основы новой отечественной школы мостостроения. За период с 1896 по 1929 годах  создал 35 проектов мостов, в том числе Мухранский мост в Тбилиси, шоссейные мосты через реки Сож, Рось, Днепр и ряд железнодорожных мостов. Автор значительного числа научных исследований в области прочности, устойчивости и динамики мостов.

В 1929 году Патон занялся проблемами электросварки. “Моё решение серьёзно заняться электросваркой и целиком посвятить себя ей некоторые мои коллеги в Академии наук УССР встретили с недоумением, а кое-кто даже с иронией... “Что это такое - сварка? Занятие для инженера. Но не для ученого... Нет, нет!” - слова Патона о своём решении и реакции на него. До сих пор в СССР электросварке уделялось крайне мало внимания, но начавшаяся индустриализация требовала это изменить. В Киеве были организованы сварочная лаборатория и Электросварочный комитет. В 1930-е годы Патон опубликовал первые монографии, в которых обобщил основные принципы расчета и проектирования сварных конструкций. Занимался различными аспектами, связанными со сварными соединениями и конструкциями, с их прочностью, оптимальной формой, реакцией на различные воздействия, в том числе на статические и динамические нагрузки, свойствами сварочной дуги и сварочного шва, механизацией и автоматизацией сварочных работ и другими. В 1932 году под его руководством была разработана автоматическая сварочная головка для сварки открытой дугой. Создатель поточного метода сварочных работ, разрабатывал промышленные поточные линии. Автор технологий сварочных работ в особых условиях и особой сложности. 

Одной из самых ярких заслуг Патона считается внедрение автоматической сварки, в том числе и в сварку танковой брони. В 1938 году институт спроектировал установку для автоматической сварки продольных балок железнодорожных платформ. Чертежи послали заказчику - Нижне-Тагильскому вагоностроительному заводу. В ответ пришло письмо: «Скорость сварки, предусмотренная проектом, - десять метров в час - нас уже не устраивает. Пока шла переписка между заводом и институтом, пока у вас в Киеве создавались чертежи, стахановцы-сварщики нашего завода почти вдвое обогнали будущий институтский автомат».

Автоматическая сварка уже давно не новость, Славянов создал первый в мире сварочный автомат. Но первым образцам трудно было угнаться за ручным электродом. Опытные сварщики применяли очень большой ток, до 400 ампер. Это позволяло в несколько раз увеличить скорость сварки. Но для большого тока нужны были толстые электроды с толстой обмазкой. Во время сварки обмазка расплавлялась, предохраняя шов от окисления. Обмазка выполняла кроме этого и множество других функций. В ее состав входят соединения титана, кальция, которые делают устойчивым горение дуги; марганцевая руда, полевой и плавиковый шпаты, рутил, способствующие образованию шлака; ферросплавы, восстанавливающие окислы; крахмал, древесная мука, целлюлоза, благодаря которым при сварке выделяются газы, защищающие шов от окисления. Все эти вещества должны создавать пластичную массу — для этого их замешивают на каолине и жидком стекле. При ручной сварке толщина электрода не помеха — короткий стержень может быть любого диаметра. В автомате же электрод представляет собой непрерывную проволоку. Проволоку нужно свернуть в рулон, а сделать это с толстым, да еще покрытым обмазкой стержнем невозможно. Есть и еще одна трудность. Большой ток нужно подводить как можно ближе к месту сварки. У ручного электрода для этого зачищается конец.

После долгих поисков институт преодолел эти трудности. Была создана специальная проволока крестообразного сечения. Ребра стального креста выступали из-под слоя обмазки. К ним можно было подвести ток почти у самой точки сварки. Именно этот новый, снабженный крестообразной проволокой автомат и обогнали Нижне-Тагильские рабочие. Институт стал в тупик. Повышать дальше сварочный ток на таком автомате было невозможно - несмотря на обмазку металл разбрызгивался, качество шва становилось хуже.

Нужно было искать принципиально новое решение. Его нашли, как ни удивительно, опять среди открытий Славянова. Славянов применял при сварке флюс — битое стекло. В институте решили отказаться от обмазки и покрыть шов толстым слоем порошкообразного флюса. Это не только позволяло повысить силу сварочного тока, но и сделало сварку безвредной. Флюс скрывал от глаз ослепительную дугу и почти полностью устранял выделение вредных газов. Кроме того, и это, пожалуй, самое важное, флюсовая защита снижала потери энергии дуги, не давая ей рассеиваться, как бы собирая ее в фокусе. Увеличилась глубина провара, повысилась производительность, лучше стало качество сварки.

Но производство подгоняло. Месяцами сотрудники института работали без выходных: создавался флюс. Основа его была та же, что у Славянова, но состав неизмеримо сложнее. Диоксид кремния, оксид марганца, фторид кальция, оксид магния, оксид алюминия — неполный перечень веществ, входящих во флюс. И вот, наконец, наступил день, когда в институт съехались представители десятков предприятий и научно-исследовательских учреждений страны.

Воспоминания Патона: «Тот день, когда впервые была проведена перед гостями открытая демонстрация скоростной автоматической сварки под флюсом, навсегда вошел в историю института и, пожалуй, до сих пор живет в памяти каждого его сотрудника. И внешний вид сварки и скорость, с которой двигалась головка, поразили всех делегатов. В лаборатории слышались их восклицания: — Тридцать метров в час! В шесть-семь раз быстрее хорошего сварщика! А когда, наконец, два стальных листа толщиной почти в полтора сантиметра были сварены встык в один проход и взглядам гостей открылся красивый, серебристый шов, все собравшиеся у станка невольно зааплодировали».

После начала войны, уже будучи на Урале, Институт развернул свою работу прямо на танкостроительном заводе. Нужно было срочно внедрять в производство все новейшие достижения науки, нужно было создавать автоматы для сварки танковой брони. Сотрудники института пришли инструкторами в цехи завода. Первый «АСС» (аппарат скоростной сварки) изготовили прямо в мастерской института. Не хватало рабочей силы — токарей, фрезеровщиков, строгальщиков. В мастерской появились подростки пятнадцати шестнадцати лет, дети сотрудников института. «Механизированный детский сад» возглавили лаборанты М. Н. Сидоренко и Л. М. Богачек. Вот в этой-то мастерской в конце 1941 года и «сошел с конвейера» первый аппарат «АСС» — аппарат для сварки танковой брони.

Вертикальная труба, при помощи которой к самоходной тележке крепилась вся сварочная и флюсовая аппаратура, придавала аппарату сходство с жирафом, вытянувшим шею. Аппарат так и называли «Жираф». В конце 1941 года на заводах страны действовали всего три автосварочные установки, в конце 1942 года их было уже 40, в конце 1943 года — 80, в марте 1944 года — 99, в декабре 1944 года— 133! К этому времени институт вел работу на пятидесяти двух заводах.

Академик Патон пишет в своих воспоминаниях: «Десятки тысяч боевых машин вышли из цехов со швами, сваренными под флюсом. К концу войны на корпусах танков уже вовсе не было швов, сделанных вручную. Выпуск танков для фронта увеличился в несколько раз.

До самого конца войны у немцев не было автосварки танковой брони, а у американцев она появилась только в 1944 году.

...Большую радость ощущал я и от того, что автосварка повысила надежность танков в сражениях, сделала их более огнестойкими. ...Однажды до нас дошла такая фронтовая легенда. В начале войны из Киева на Урал приехал старый академик со своими молодыми сотрудниками. И стал этот академик с длинными белыми усами ходить по цехам завода, останавливаться у каждого танка и выслушивать трубочкой все швы, сваренные автоматами. И если уж выпустит танк за ворота, то можно за машину быть вполне спокойным — не подведет в бою.

Эта наивная история, в которой так причудливо преломилось то, чем мы занимались в действительности, глубоко тронула меня».

Окончилась война. Сварочные автоматы были переведены на мирное строительство. Были автоматизированы процессы сварки труб, резервуаров, домен, строительных конструкций — всего не перечтешь. В 1953 году в Киеве был построен полуторакилометровый мост через Днепр — самый большой в мире цельносварной мост. Применение сварки на строительстве этого моста позволило сэкономить 3300 тонн металла и сократить затраты труда на 97 400 человеко-часов. Мосту было присвоено имя академика Евгения Оскаровича Патона.

На следующей неделе, в пятницу, продолжим наш рассказ про советскую сварку во время войны. Расскажем более конкретно про танки, флот и авиацию.