Сварка и лазерные технологии

Подробности

Опубликовано 24.10.2015 08:02

Просмотров: 2192

Сварка — хоть и не была отдельным предметом — изучалась студентами СПбГПУ с начала прошлого века. Выход в 1929 году постановления Совета Труда и Обороны о развитии сварочного дела в СССР выявил необходимость активного распространения нового технологического процесса, для чего требовались молодые и талантливые специалисты.

Уже в 1934 году в составе института (тогда называвшегося Ленинградский индустриальный институт) числился электросварочный факультет. Об истории сегодняшней кафедры можно говорить, начиная с 1937 года: кафедра тогда носила название «Оборудование и технология сварочного производства», а руководил ею профессор, д.т.н. Николай Оскарович Окерблом. Кафедра выпускала инженеров на дневном, заочном и вечернем отделениях, были организованы аспирантура и докторантура.

История в лицах

На разных этапах становления кафедры в качестве преподавателей работало много видных специалистов сварочного производства. В 30-х годах сотрудником кафедры был профессор В. П. Вологдин, впервые в СССР применивший сварку в судостроении. Также в 30-х годах крупными специалистами в области сварочного оборудования являлись проф. А. А. Алексеев и доцент Ю. П. Петрунькин, написавшие первые в стране книги по контактной сварке и сварочным источникам питания.

Наибольшую роль в становлении сварочной специальности в ЛПИ сыграл Н. О. Окерблом, основавший главное научное направление кафедры – «Сварные конструкции». Уже в тридцатые годы им были выпущены первые книги по проектированию сварных конструкций. В них изложены логические алгоритмы решения всех основных задач по оценке напряженного состояния, точности изготовления и конструктивной прочности сварных конструкций и их узлов. Разрабатывая свои идеи, уже в 50-х Окерблом вместе с учениками создает теорию расчета сварочных напряжений и деформаций, в которую не входит ни одного эмпирического параметра. Значимость достижения определяется рецензией англичан: «Как русские могли до этого додуматься?».

Последующая работа была посвящена разработке математического описания и созданию расчетных методов определения различных аспектов влияния сварочной технологии на напряженное состояние сварных конструкций, их форму, химический состав и механические свойства сварных соединений. На основании этих разработок был сформулирован принцип «конструктивно-технологического проектирования», позволяющий одновременно создавать оптимальный проект конструкции с оптимальным техпроцессом ее изготовления.

Металлургические процессы при всех видах сварки определяют заданный комплекс свойств сварного соединения. Сотрудники кафедры занимались исследованиями металлургических процессов при сварке, начиная с тридцатых годов. Георгий Львович Петров еще в 1940 году на основании общих положений физической химии и имеющегося в науке и технике опыта разработал и исследовал различные стадии взаимодействия материала электродного стержня с покрытием при ручной дуговой сварке. Результатом деятельности ученого стало возникновение целой научной школы, которую можно назвать «Металлургия сварочных процессов». Но его научные интересы были чрезвычайно широки и охватывали теорию сварочных процессов жидкой и твердой фазы, сварочные материалы, поведение водорода в металле, неоднородность в сварных соединениях, проектирование технологии изготовления работоспособных сварных конструкций. Петров и сегодня известен своими работами в области металлургии и металловедения. Он является основным автором действующего учебника для вузов.

В 60-е годы в промышленности начали развиваться специализированные методы сварки, использующие для нагрева металла новые методы: электронный луч, сжатая дуга, позже – лазерный луч. На кафедре это направление получило развитие с приходом к.т.н. (а сегодня – д.т.н., профессора и заслуженного деятеля науки РФ) Всеволода Владимировича Башенко. Подробные и многолетние исследования электроннолучевой технологии позволили быстро освоить и другие лучевые методы: лазерную, плазменную технологии, выявить наиболее рациональные методы их применения, принципы создания оборудования. Развитие изучения лазерных технологий, применения их в промышленности позволили организовать новую кафедру «Лазерная технология».

Продолжая развивать научное направление «Сварные конструкции», созданное Н.О. Окербломом, в 60-70 года профессора О. А. Бакши и Р. З. Шрон создали теорию «мягких» прослоек, позволившую анализировать точность существенно механически неоднородных сварных соединений. Профессор Петров создал теорию расчета химической неоднородности сварных соединений. Профессор Д. И. Навроцкий разработал методы расчета сварных соединений на усталость, учитывающие реальную форму сварных швов; профессор В. Н. Земзин – методы оценки работоспособности химически и механически неоднородных сварных соединений при их эксплуатации в области высоких температур; профессор Л. А. Копельман – теорию хрупкого разрушения сварных конструкций при низком уровне напряжения.

В девяностые годы толчок работам во всех направлениях конструктивно-технологического проектирования дала вычислительная техника. В численной постановке стали разрешимы многие задачи, которые ранее были доступны только для качественных теоретических исследований. Ведущим специалистом в этом направлении является профессор Виктор Акимович Кархин, создавший математические алгоритмы и программное обеспечение для решения основных задач по кинетике развития сварочных деформаций и напряжений при сварке. Им разработаны численные решения для анализа перераспределения водорода при сварке, анализа концентрации напряжений при различных формах сварных соединений и многое другое.

На коне

Территориальная принадлежность университета и его тесная связь с историей города накладывает определенные обязательства на сотрудников.

В 1976 году на адрес университета пришло письмо. По просьбе Ленгори-сполкома, были составлены комиссии ученых-металлургов Политехнического института, куда входили и работники кафедры сварки. Работа комиссий требовалась для обследования бронзовых скульптур Петра I («Медный всадник»), Николая I, скульптур на кровле Исаакиевского собора, а также фигур на стенах Малого Эрмитажа, выполненных из цинковых сплавов.

Коренные петербуржцы помнят, как однажды утром Медный всадник оказался отгорожен от прохожих лесами и к нему был приставлен милиционер. В это время у ног скульптуры, на спине коня и даже внутри него обосновались сотрудники кафедры сварки СПбГТУ (Кто не знает, памятник внутри пуст. На крупе коня над хвостом расположен люк, благодаря которому можно проникнуть внутрь. Опытным путем установлено, что в тело коня свободно помещается три профессора специалиста по сварке одновременно).

В скульптурах Петра и Николая наибольшие дефекты комиссией были выявлены в ногах коней. С течением времени и под действием сильного ветра в бронзовом покрытии образовались трещины, наиболее глубокие из которых достигали 20-25 мм. При этом интересно, что стальные стержни, служащие опорой для скульптуры и встроенные в ноги и хвост коня, не были подвержены деформации. Причина тому кроется в технологии их производства: во время изготовления памятника металл выплавлялся на древесном угле.

Обследованием выполненных из металла скульптур кафедра занималась не единожды. Одна из последних работ в этом направлении – защита от коррозии скульптур на Аничковом мосту в 2001 году и Александрийском столпе – в 2003 году.

Комиссия под руководством профессора кафедры д.т.н. В.С. Клубникина разработала и применила технологию плазменного напыления медного сплава, сохранив тем самым памятники.

Аттестационный центр

В совсем недавний период отечественной истории, когда складывалось впечатление, что наука в стране не нужна никому, кроме самих ученых, сотрудники кафедры упорно искали возможности и средства для продолжения своей деятельности.

Известно, что сварщиков нужно не только обучать, но и контролировать уровень их знаний, проводя независимую аттестацию. Национальный аттестационный комитет по сварочному производству России и Госгортехнадзор поручили кафедре организовать эту работу в своем регионе. Вскоре сотрудниками кафедры был организован и межотраслевой аттестационный центр, головной в Северо-Западном регионе. (Президент совета центра В.В. Башенко, генеральный директор А. М. Левченко) Коллектив кафедры занимается как проведением аттестации всех четырех уровней квалификации, так и обеспечением аттестуемых методической информацией.

Сегодня

Общее развитие сварки – конструктивно-технологическое проектирование – интенсивно разрабатывается в следующих научных направлениях кафедры: сварные конструкции, металлургия сварочных процессов, сварка высокон-центрированными источниками и плазменные технологии. Каждое из них сложилось в научную школу и охватывает научные коллективы целого ряда организаций.

Более подробная оценка современной деятельности кафедры отражена в представленном ниже вопроснике. Ответы на вопросы, единые для всех кафедр, о которых мы будем писать, помогут читателям составить собственное мнение о современном уровне высшего инженерного образования.