В очередном материале, посвященном 100-летию вуза, расскажем о школе обработки металлов давлением
Продолжаем серию публикаций, посвященных 100-летию Уральского федерального университета. В этот раз расскажем об Уральской школе обработки металлов давлением (ОМД), одной из самых долгоживущих научных школ УрФУ.
Этот день мы приближали как могли
Не будь Уральской школы ОМД, возможно, Победа советского народа в Великой Отечественной войне наступила бы позже и с еще большими потерями. При активном участии основателя школы Акима Головина (1880-1949) разработана технология изготовления особо прочной броневой стали путем прокатки слитков на блюминге, большом прокатном стане. Эта технология, внедренная на Магнитогорском металлургическом комбинате, обеспечила производство и поставки бронетехники на фронт уже в самом начале войны.
Кроме того, под руководством Акима Филипповича на Ревдинском метизно-металлургическом заводе налажен выпуск высокопрочной электродной проволоки для сварочных работ, в которой остро нуждалось производство танков и самоходных орудий. Он же решил задачу обеспечения выпуска ружейных гильз и гильз артиллерийских снарядов. Наконец, Головин разработал технологию прокатки труб для минометных стволов.
А ученики Акима Филипповича Виктор Швейкин, Василий Смирнов и Иосиф Тарновский создали технологию прокатки малопластичного сплава в медной оболочке для восстановительной хирургии, способ получения снарядной заготовки при поперечной прокатке, а также способствовали получению ленты из сплава «инвар» для авиационных приборов.
Невозможно переоценить вклад Акима Головина в организацию на Урале эвакуированного металлургического производства. Стояла задача в кратчайшие сроки развернуть спасенные заводы, смонтировать и запустить оборудование, освоить выпуск военной продукции, устроить быт специалистов и их семей. При этом техническая документация была частично утеряна, оборудование оказалось недоукомплектованным. Как ученый и депутат Верховного Совета РСФСР Головин принимал в этих процессах самое деятельное участие.
Заслуги Акима Головина высоко оценило советское правительство: в годы войны он удостоен Сталинской премии, почетного звания «Заслуженный деятель науки и техники РСФСР», ордена Ленина — высшей государственной награды в Советском Союзе.
Мемориальная доска с изображением Акима Головина украшает дом 68 по улице 8 Марта в Екатеринбурге: в этом здании выдающийся ученый жил с 1926-го по 1944 год. Высокая фигура Головина — на групповом портрете корифеев уральской науки в фойе главного корпуса УрФУ.
Ученый с мировым именем
Выпускник Санкт-Петербургского горного института, Аким Головин в 1916 году приехал на Урал, в управление Нижнетагильского горного округа. С 1923 года он преподавал в Уральском государственном университете (позже — УПИ), создал и возглавил кафедру прокатки, готовил специалистов для промышленности, восстанавливающейся после Гражданской войны, для строящихся индустриальных гигантов Урала и Сибири. В этот период специалистов по обработке металлов давлением для предприятий Урало-Сибирского региона готовили только на кафедре Головина (если в 1930-х годах кафедра ежегодно выпускала 15-20 инженеров, то к концу советского периода число возросло до 140).
«Аким Головин — ученый-энциклопедист, автор новаторской «энергетической» теории обработки металлов давлением, описывающей течение металла в процессах прокатки и ковки. В основу своей первопроходческой в мировом масштабе теории Аким Филиппович поставил исследовательско-изобретательский подход и физическое моделирование прокатки и ковки металлов, калибровки валков прокатных станов. В середине 1930-х разработанная Головиным методология была изложена им в трехтомной монографии. Это было первое печатное издание по теории прокатки в нашей стране», — поясняет заведующий кафедрой обработки металлов давлением УрФУ Данил Шварц.
Ученики Акима Головина руководили научно-педагогическими организациями и промышленными предприятиями как в Свердловске, так и в Москве, Нижнем Тагиле, Челябинске, Магнитогорске, Чусовском, Новокузнецке. Среди воспитанников Головина — Герои Социалистичеcкого Труда директор Первоуральского новотрубного завода Федор Данилов, директор Красноярского металлургического завода Александр Кузнецов, директор «Ижстали» и «Ижмаша» Василий Тарасов. Василий Смирнов возглавил Ленинградский политехнический институт.
Опережая Запад
Со смертью Акима Головина и на последующие 20 лет кафедру возглавил Иосиф Тарновский. В середине 1950-х годов появились возможности изучать процессы обработки металлов давлением не только экспериментально, но и применяя математическое моделирование. Определяющий вклад в создание этих технологий, помимо Тарновского, внесли выдающиеся выпускники кафедры — в будущем академик АН СССР, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственной премий, обладатель Большой золотой медали Академии наук Николай Красовский и член-корреспондент Академии Александр Поздеев.
Именно Поздеев, при поддержке Тарновского и Красовского, впервые в мире разработал методику исследования неравномерности деформаций и кинематики течения металла при осадке и прокатке. Монография Поздеева и Тарновского с описанием этого метода — теории и экспериментов — издана в Оксфорде. В западной литературе подходы, разработанные в УПИ, названы методом верхней оценки. Впоследствии Александр Поздеев возглавил Институт механики сплошных сред Уральского научного центра АН СССР.
Еще одним достижением научной школы при Иосифе Тарновском стало исследование и описание общих закономерностей пластического трения при различных процессах обработки металлов давлением. Для этого создана специальная техника и измерительные приборы, проведены эксперименты, написана математическая модель.
«В начале 1960-х годов, значительно опережая западные аналоги, специалисты Уральской школы обработки металлов давлением разработали автоматизированные системы проектирования металлургических процессов, материалов и оборудования, процедур диагностики, планирования и контроля. Данные системы, основанные на использовании передовых управленческих теорий, математических моделей и информационных технологий, обобщили сотни параметров, весь накопленный исследовательский и производственный опыт, при этом позволив дополнять его новейшими научными и инженерными решениями и, таким образом, принимать оперативные решения на уровне человека-эксперта», — рассказывает Данил Шварц.
Распространение этих систем на производстве привело к существенному сокращению документооборота, значительной экономии времени, усовершенствованию проектно-конструкторской документации, повышению надежности производства, снижению количества поломок оборудования, расширению номенклатуры и улучшению качества выпускаемой продукции, наращиванию производительности.
Технологии прокатки, прессования, волочения, ковки, штамповки, методы прогнозирования поведения металлов и калибровки оборудования, разработанные Уральской школой ОМД, внедрены на крупнейших металлургических и машиностроительных предприятиях Советского Союза. Были получены не только авторские свидетельства СССР, но и патенты США, Германии, Чехословакии, Индии, Нигерии. Разработки свердловских ученых описаны в многочисленных монографиях, учебниках, сборниках лекций и задач, нашли практическое применение за рубежом. Кафедра подготовила десятки специалистов для Польши, Чехословакии, Венгрии, Румынии, Болгарии, Монголии, Китая и КНДР.
Деятельность научной школы в 1970-1980 годах связана с именами заведующих кафедрой Вадима Колмогорова (впоследствии один из организаторов и заместитель директора Института машиноведения УрО Академии наук, членкор РАН) и Александра Богатова. В этот период коллектив кафедры ОМД УПИ — ядро научной школы — составлял более 100 сотрудников, шло бурное развитие теории обработки металлов давлением на основе применения математического аппарата вариационного исчисления для описания процессов деформирования. Расчеты Колмогорова имели пионерское значение для советской науки. В частности, он сформулировал основополагающие идеи для создания инженерной теории разрушения металлов при обработке давлением. Дальнейшее развитие эта теория получила в трудах Александра Богатова.
Под руководством профессоров Виталия Смирнова и Владислава Шилова на основе вариационных принципов механики ОМД создана теория сортовой прокатки, получившая мировое признание. Профессоры Юрий Логинов и Сергей Буркин разработали новые технологические процессы получения высококоэрцитивных магнитных материалов, штамповки из жаропрочных гранулированных материалов, брикетирования техногенных отходов металлургического производства.
Уральская школа ОМД сегодня
Тематика деятельности школы сегодня обширна: новые функциональные материалы и изделия из них для машиностроения, приборостроения, транспорта, энергетики, новые энергосберегающие технологии сортовой прокатки продукции строительного и транспортного назначения, пластическая обработка металлов и сплавов с особыми реологическими свойствами, моделирование и прогнозирование показателей качества металлопродукции. Задачи исследований — расширение сортамента, повышение качества и надежности продукции при экономии ресурсов.
«Из современных проектов нашей научной школы можно выделить участие в создании аддитивных технологий производства имплантов из уникальных титановых сплавов, технологии лейнирования труб, продлевающей срок их эксплуатации в агрессивных средах при нефтедобыче, разработку теории и технологии прокатки рельсов длиной до 120 м, в том числе для высокоскоростных магистралей и рельсов низкотемпературной надежности», — подчеркивает Данил Шварц.
Кафедра обработки металлов давлением УрФУ имеет устойчивые связи с институтами УрО РАН и ведущими компаниями и предприятиями металлургической и машиностроительной отраслей, такими как корпорация ВСМПО‑Ависма, Нижнетагильский металлургический комбинат, «ВИЗ‑Сталь», «Уралэлектромедь», Первоуральский новотрубный завод, Синарский и Северский трубные заводы, Екатеринбургский, Ревдинский и Каменск-Уральский заводы ОЦМ, Урамашзавод, Уралхиммаш, Машиностроительный завод им. Калинина и другие. Международные связи школы распространяются на вузы и исследовательские организации Австрии, Польши, Украины, Казахстана.
УрФУ — один из ведущих вузов России со столетней историей. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года. В Год науки и технологий примет участие в конкурсе по программе «Приоритет–2030». Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).
- УрФУ оперативный — в Telegram