«Технология, значительно превосходящая по уровню известные нам, неотличима от магии». Артур Кларк
В текущем году вышли публикации, призывающие, объявляющие, начало новой промышленной революции в РФ. Отмечены и недостатки в законодательстве по этому поводу.
развитие инженерной деятельности должно опираться не только на подготовку высококвалифицированных инженерных кадров. В настоящее время в законодательстве отсутствуют понятия "инженерная деятельность", "инженер", "инженерная организация". Также не определено, какая инженерная деятельность является инновационной, а какая – нет.
Постараюсь следовать хронологии событий, предложить к рассмотрению, наработанное за былую инженерную практику.
Не так уж и давно, пятилетками жила страна с позитивом в ряде аспектов жизни. Новейшая история помнит пятилетние планы развития народного хозяйства страны, и один семилетний план, но десятилетнее развитие науки и технологий принято впервые.
В целях популяризации государственной политики в сфере науки и развития технологий, сохранения традиций русской науки Президент России Владимир Владимирович Путин объявил 2022-2031 гг. Десятилетием науки и технологий.
Глава Татарстана Рустам Минниханов подписал указ, согласно которому 2024 год объявлен в республике Годом научно-технологического развития.
В честь 300-летия создания РАН, в день Российской науки 8 февраля прошло заседание Совета по науке и образованию. Во вступительном слове Владимир Путин отметил ключевой и очевидный стержень развития:
показателем эффективности реализации любой научной программы должны быть именно продукты, технологии, качественные изменения в экономике, в жизни людей.
Между достижениями науки и выпуском нового продукта, технологии находится инженер. Много сейчас инженеров, и мы перестали задумываться в отношении этимологии этого слова.
В старофранцузском языке слово engeigneur восходит к латинскому ingenium «изобретательность, остроумная выдумка». Поэтому первичное значение слова инженер — это «искусный изобретатель, остроумный выдумщик».
Верхнем уровнем инженерного творения являются изобретения. Всё, чем мы сегодня пользуемся: транспорт, технологии, материалы, одежда, лекарства и иное, когда-то впервые создано (теперь – разработано впервые) изобретателями.
О не используемых изобретениях, ни слова на заседании Совета по науке не прозвучало. И то же самое в задачах Десятилетия науки и технологий, где в 18-ти пунктах не упомянуты изобретения.
Отсутствует в стране структура (институт) анализа, отбора обязательного освоения самых полезных объектов промышленной собственности – официальное название изобретений.
В течение 46 лет своей инженерной практики, я больше занимался развитием технологий, где встретил много негатива, начиная от формулировки задачи до её решения, освоения в производстве. В порядке примера, поведаю об одной технологии и теме НИОКР.
Без экскурса в переделы металла не обойтись, но постараюсь кратко изложить. Струнные музыкальные инструменты звучат от вибрации натянутой проволоки, являющейся изысканным продуктом холодного деформирования металла. Инструмент деформирования – фильера, в которой проволока проходит через усечённый конус протягиванием, что уменьшает её диаметр. Процесс именуется волочением от названия инструмента – волока, в ней расположена фильера из твёрдого сплава, которая и деформирует металл.
Изготовление фильеры – трудоёмко, только у женщин хватает терпения довести рабочие поверхности до зеркального блеска шлифовальными пастами.
Современные волочильные станы тянут сразу много проволок, высоко производительны. Усилие волочения не должно разрывать проволоку – главное правило волочения.
Диаметр, длина и материал проволоки образуют струны музыкальных инструментов, их разное сочетание с эффектом натяжения создают желаемые звуки.
Волочение – у многих на слуху, а вот, редуцирование многим не знакомо, хотя от волочения отличается одним: здесь металл не тянут, а толкают в матрицу (так здесь именуется фильера) ползуном пресса. Вместо проволоки – стержень. Соответственно – другое правило – усилие редуцирования не должно менять форму части стержня до входа в усечённый конус матрицы, т.е. ни продольного изгиба стержня, ни роста его диаметра.
Редуцирование используется в безотходном изготовлении болтов и других стержневых деталей, достигается высокая чистота поверхности и точность диаметра. Со студенческой скамьи меня манили эти достоинства, очень хотелось использовать редуцирование на сложных деталях.
Все машины, станки имеют базовые узлы, детали: зубчатые зацепления, валы. Зубья шестерни чаще вступают в работу, наиболее подвержены износу, и поэтому требуют более высокого качества. Изготовление зубьев, пожалуй, самый трудоёмкий процесс в металлообработке.
Берётся заготовка, удаляется лезвийным инструментом в стружку металл между зубьями для образования впадин. Стойкость инструмента низкая, сам процесс длительный.
И почему бы редуцирование не сделать по периметру окружности прерывистым, т.е. редуцирование вести только по впадинам зубьев, взамен удаления стружки. Так меня обвинили в умозрительности, предложенного процесса, некомпетентности в профильном журнале «Кузнечно-штамповочное производство». Отказали в публикации под рубрикой «в порядке постановки вопроса» (1964 г.).
НИОКР проведен на шестерни маслонасоса в 1983 году, прошли годы поиска детали под экономическую целесообразность нового процесса. Штамповка первой партии состоялась в 2007 году на сателлите колёсной передачи – паразитная шестерня колёсного редуктора.
С учётом допустимой деформации стали, принято двойное редуцирование в одной матрице. Собирался заводской люд смотреть небывалое: оператор пресса в штамп (1480-4160СБ) опускает исходную заготовку - втулку, ползун делает ход, очередная исходная заготовка выталкивает из матрицы, сидящий в ней, – полуфабрикат - выходит заготовка с готовым профилем зубьев шестерни. Голыми руками лучше не трогать – работа деформации нагревает металл.
На каждом приводном колесе грузовиков устанавливается 5 сателлитов, на полноприводных автомобилях – 30 штук. Кажется, самый подходящий случай освоения нового процесса изготовления, но найдена зацепка отказа.
Высота исходной заготовки (втулка) меньше высоты детали, т.к. при штамповке идёт удлинение, неравномерное по сечению, что приводит к искажению торцов, подлежащих последующей механической доработке. По искажению торцов прошли яростные дискуссии. В условиях действия старого процесса, новизна отвергнута.
Выдано 22.01.1985 г. а.с.N1156796 СССР на изобретение «Способ холодной объёмной штамповки стальных цилиндрических шестерён» с приоритетом 21.04.1983 г. Изобретение освоено в Японии, в РФ – увы. Новые технологические процессы высокой актуальности должны иметь специализированные предприятия по типу метизных, подшипниковых заводов. До создания таковых, заводы первичного освоения полезно отмечать не только моральными стимулами, чтобы преодолеть инерцию тяготения к старым технологиям.
Технологическая база промышленности уже позволяет даже в пределах одной детали иметь плавный переход разных марок сталей, вести НИОКР по изготовлению деталей из высокопрочного чугуна в тонкой стальной оболочке – зеркального тонколистового проката. Немного о последнем, к проведению НИОКР, - будущим разработчикам - простор действий с чёрными металлами.
При кристаллизации чугун и вода увеличиваются в объёме, что можно использовать, как усилие получения точных размеров крупных деталей. Пример: замерзающая в стальной бочке вода, - сила кристаллизации при образовании льда разрушает стальную тару. Эту силу можно использовать во благо.
Заливаем высокопрочный чугун (t = 1380 град.) в тонкую стальную оболочку, которая устанавливается в разъёмную точную матрицу из инструментальной стали. Температуры чугуна хватит для разогрева стальной оболочки до 1200 град. – температуры ковки стали, а до температуры плавления (1535 град.) дело не дойдёт. Окалины не будет – мало времени её образования, и все зазоры окажутся выбранными расширением чугуна при кристаллизации.
При кристаллизации чугун придавит тонкую (0,7…1,6 мм) и разогретую стальную оболочку к матрице, которая сформирует точную, чистую рабочую поверхность детали, например, зубчатого колеса без последующей его механической доработки. Ленту профиля зубьев легко получить в последовательном штампе, позволяющим изготавливать 100…120 полых зубьев в минуту. Остальные поверхности зубчатого колеса – детали, получаемые листовой штамповкой.
Желаю удачи смелым разработчикам безотходных процессов металлообработки, чтобы снятие стружки в серийном производстве XXI века завершилось.
Спасибо за чтение весьма не простого сюжета.
