вторник, 25 сентября 2018 г.

Отрывки из книги академика Иосифа Наумовича Фридляндера


Фридляндер И. Н. Воспоминания о создании авиакосмической и атомной техники из алюминиевых сплавов / И.Н. Фридляндер ; Отд-ние химии и наук о материалах РАН. - 2-е изд., доп. - М. : Наука, 2006. - 287 с. - І8ВК 5-02-035750-2 (в пер.).
Книга представляет собой издание воспоминаний выдающегося ученого-металловеда, академика, теоретика, создателя научных школ по алюминиевым и алюминиево-бериллиевым сплавам. Установленные им закономерности изменения свойств многокомпонентных алюминиевых систем позволили создать многообразие конструкционных сплавов - высокопрочных, жаропрочных, коррозионностойких, свариваемых, криогенных сверхлегких.
Из этих сплавов на протяжении десятков лет строятся все отечественные самолеты - пассажирские, транспортные, истребители, бомбардировщики, жидкостные и твердотопливные ракеты, сверхскоростные ядерные центрифуги, обогащающие уран 235 для производства бомб и топлива для атомных станций.
Для технических специалистов, историков, литераторов.


А для жителей поселка и работников КУМЗа наибольший интерес представляют те страницы, в которых рассказывается о нашем заводе. Предлагаем их вашему вниманию.
Жирным шрифтом выделены фамилии и инициалы работников КУМЗа.


Иосиф Наумович Фридляндер
(отрывки из книги)

Немцы продвигались все ближе к Москве, началась сплошная эвакуация на восток заводов, учреждений, институтов. Завод № 95 из Сетуни направился в Верхнюю Салду на Урал, завод № 150 из Ступино – в Каменск-Уральский, ВИАМ получил направление в Куйбышев (Самару), где он должен был занять здание Куйбышевского авиационного института. Работа по снятию, упаковке и отгрузке оборудования и эвакуация сотрудников шли круглые сутки.
В то же время были созданы бригады подрывников, которые должны
были взорвать все, что не удастся вывезти. Я вошел в одну из этих бригад. Москва опустела. Я созвонился с мужем моей тети, который работал главным механиком шелкоткацкой фабрики им. Я.М. Свердлова на Погодинской улице и остался на фабрике руководить подрывными работами. Договорились, что в случае чего уходить будем вместе. Немцы все приближались, по городу ходили панические слухи, что Москва вот-вот будет сдана, начались грабежи магазинов и сберегательных касс, все кинотеатры работали, но билеты брать не надо было. Анархия и беспорядки все разрастались и достигли апогея 17 октября 1941 г.
К вечеру этого дня появился сталинский приказ – Москву сдавать не будем, бандитов и паникеров расстреливать на месте.
На всех улицах появились военные патрули, действительно постреляли на месте немало бандитов, и буквально через два часа в городе был установлен полнейший порядок.
Через некоторое время отменили приказ о подрыве московских предприятий и других организаций…

Через некоторое время в Верхней Салде было освоено производство ребристых панелей шириной метр, длиной несколько метров для корневой части крыльев бомбардировщика. Панели после механической обработки в КБ Туполева надо было согнуть под прессом по дужке крыла. Впервые гнули под прессом такие высокопрочные панели. Сбежались посмотреть рабочие, пришел С.А. Вигдорчик; он был уверен, что панель треснет. Однако я вместе с опытными рабочими-правилыциками принял кое-какие меры: между ребрами панели мы вложили бакелитовые планки, чтобы давление было более равномерным, и начали гибку.
Пресс стонал, и что-то в нем трещало от непривычной нагрузки, панель сильно изогнулась, но не треснула. После снятия нагрузки ее изгиб уменьшился и остался таким, какой требуется для обвода крыла. Цеховики и я остались довольными. Вигдорчик сердитый ушел. Одно из препятствий было взято, но главные трудности были впереди. Меня вызвал министр: “Казанский завод встал, нет листов из сплава В95, все листы забракованы. Вы и главный инженер главка В.А. Шапошников завтра выезжайте в Каменск-Уральский, где делают эти листы, и пока не наладите выпуск качественной продукции, в Москву не возвращайтесь”. Вспомнил Диккенса: “Ехать, так ехать, как сказал попугай, когда кошка вытянула его из клетки...”
Вот и Каменск-Уральский. Боже ты мой! Весь завод завален бракованными слитками из сплава В95, в общей сложности – 2 тыс. тонн. Директором завода был Павел Петрович Мочалов, по профессии строитель, он был прекрасным хозяйственником и к тому времени уже хорошо знал металлургию.
Меня он встретил очень доброжелательно и сказал, что надеется на успех. Начали разбираться, в чем дело. На Казанском заводе на всех листах из сплава В95 после анодирования обнаруживались небольшие продолговатые углубления в плакировке в виде червячков, их стали называть провалами плакировки.
На Каменск-Уральском заводе без анодирования эти провалы не обнаруживались. Изучение шлифов показало, что в местах провалов присутствуют трещины, именно в эти трещины и затекает плакировка. Предстояло выявить, когда и как эти трещины появляются, и устранить их. Но в общем казалось очевидным, что идут эти трещины от слитка. Слитки отливались в высокий, почти метр длиной, охлаждаемый водой кристаллизатор, по выходе из кристаллизатора слитки охлаждались сжатым воздухом. Попытки отливать плоские слитки из сплава В95 в короткий кристаллизатор с непосредственным охлаждением водой, как сплав Д16, на первых порах ни к чему не привели, из-за склонности сплава В95 к горячеломкости слитки тут же растрескивались.
Широкие грани слитков после их отливки и охлаждения фрезеруются, но тщательное изучение поверхности слитков никаких трещин не выявило.
Лишь значительно позже мы установили, что трещины в слитках действительно есть, но обнаружить их можно только под лупой в течение нескольких минут после фрезеровки, потом поверхность затягивается окисной пленкой, и они уже не видны. Потянулись дни исследований. Мы меняли условия литья, температуру отливки слитков, скорость литья и т.п., но трещины не исчезали.
Мы добавляли все новые тонны слитков к тем бракованным, что уже лежали на заводе, но картина не очень-то прояснялась: завод в Казани по-прежнему стоял, и возникла вполне реальная угроза, что вместо возвращения в Москву нашу бригаду повезут под конвоем на Север. Вместе с нами на заводе в командировке находился представитель органов. У нас с ним были вполне дружеские отношения. Иногда он меня упрекал: “Ты же понимаешь, что у Вас ничего не выйдет, зря волынку тянете, признайся открыто, ты – вредитель. Я вернусь в Москву, ну а ты – сам знаешь куда”. Тем не менее я духом не падал и пока снега было много каждый вечер мотал километров 20 на лыжах по заснеженным полям, на Урале в этом отношении раздолье: мороз, солнце, а ночью луна, светло как днем. Спасибо еще директору П.П. Мочалову, который терпеливо ждал результатов нашей работы, а не строчил на нас доносы в КГБ.
В конце концов мы установили, что трещины появляются только в средней части слитка, примерно на 1/3 его ширины. Следующим этапом было замораживание в слитке 10 термопар, расположенных в различных точках по сечению, и запись температурных кривых. Этот опыт долгое время не удавался, но наконец мы получили хорошие кривые. Из них стало ясно, что в средней части слитка сначала идет охлаждение, а потом, по мере опускания слитка, температура вновь повышается и достигает точку плавления, а затем идет дальнейшее охлаждение. Стало ясно, что, по мере утолщения затвердевающей корочки слитка, он отходит от стенок длинного кристаллизатора, появляется зазор, теплоотвод нарушается, жидкость, обогащенная легирующими элементами из внутренних слоев, просачивается наружу, и в этих местах появляются трещины. Следовательно, в широких гранях кристаллизатора необходимо сделать вырезы и устранить вторичный разогрев металла.
Срочно приступили к изготовлению нового кристаллизатора.
Приближалось 1 мая, мы находились на заводе уже больше трех месяцев. В.А. Шапошников мне говорит: “Звони министру, пусть разрешит съездить в Москву на праздники”. Звоню: “Петр Васильевич, у нас дела налаживаются, разрешите съездить на три дня в Москву на праздники”.
“А вы хорошие листы в Казань отправили?” – “Нет, не отправили, но уже ясно, как их получить”. – “Как только эта ясность превратится в хорошие листы, отправленные в Казань, можете возвращаться в Москву, а пока поздравляю с праздником”.
Шапошников ужасно расстроился. Мы жили в так называемой директорской квартире, на третьем этаже дома, мимо которого шла первомайская демонстрация.
Я куда-то вышел, а когда возвратился, заметил на балконе нашей квартиры Василия Александровича, сильно выпившего и громко приветствовавшего демонстрантов: “Да здравствует 1 Мая, вперед к победе коммунизма!”.
Демонстранты радостно улыбались и посылали ему приветствия.
Я еле затащил его в квартиру.
Наконец новый кристаллизатор с вырезом в средней части готов, мы отлили несколько плавок: судя по результатам наблюдения свежефрезерованных поверхностей слитков – трещин нет, но надо дождаться результатов Казанского завода. Казань подтвердила – провалов плакировки на листах нет.
Завод приступил к регулярному выпуску бомбардировщика Ту16. Через несколько лет А.Н. Туполев использовал крылья Ту16 для первого советского реактивного пассажирского самолета Ту104, а затем и гигантский бомбардировщик Ту95 и сверхдальний пассажирский турбовинтовой самолет Ту114 имели крылья, верх и низ которых были выполнены из сплава В95.
Через два года после эпопеи с провалами плакировки мы освоили на Каменск-Уральском заводе отливку слитков из В95 в короткий кристаллизатор с непосредственным охлаждением металла водой. Для этого пришлось точно регулировать содержание примесей железа и кремния. В дальнейшем шла нормальная, спокойная работа. Глядя на многочисленные плавильные печи, из которых в совершенно будничной обстановке отливались одновременно многие слитки из сплава В95, я невольно вспоминал те суматошные дни, когда мы, считая каждый час, боролись с провалами плакировки.
За разработку и освоение высокопрочного сплава В95 Фридляндер, Добаткин и другие были удостоены Сталинской премии.

Жаропрочный алюминиево-литиевый сплав ВАД23, перышки для стабилизаторов противотанковых ракет
В 60-х годах в США, а затем и СССР развернулись большие работы по
 созданию высокопрочных и жаропрочных алюминиево-литиевых сплавов
системы Аl-Cu-Li-Cd. В США сплав получил марку 2020, в СССР – ВАД23.
Детальные исследования системы, влияния различных компонентов, режимов термической обработки вместе со мной провела З.Н. Арчакова. Большой вклад в изучение сплава ВАД23 сделал В.С. Сандлер.
Май 1969 года. Обострилась ситуация с листами ВАД23 для крылышек
стабилизаторов маленьких ракет. В трех случаях при испытаниях крылышки
согнулись, ракеты сошли с траектории к цели и повернули назад к месту
запуска. Поднялся большой скандал, особой агрессивностью отличался директор завода в Реже – Виноградов. Он приехал в Каменск, поскандалил там с директором КУМЗа Михайловым и, вернувшись к себе, отправил назад 30 тонн листов, жаловался в обком, ЦК, министерство. Суть дела состояла в том, что на некоторых листах в отдельных местах была завышена толщина плакировки. При этом прочность снижалась с одной стороны листа, крылышко сгибалось, и ракетка летела назад.
На следующий день мы сидим в кабинете Михайлова. Большой, просторный кабинет, чистота, на столе всегда ваза со свежими цветами, их меняют каждый день. Поднимается вопрос о листах ВАД23 для стабилизаторов ракеток для Болгарии. Эти ракетки теперь идут во всех странах СЭВ. Надо послать в Болгарию листы в количестве 8 тонн. Разговор происходит 24 марта.
За день до этого я договорился с Реже, что мы оформим ТУ на поставку в Болгарию 28 марта. Но Ишунькин и Михайлов объясняют, что экспортную
продукцию надо отправлять не позже 26 марта. Михайлов просит, чтобы я
написал на его имя письмо с рекомендациями отправить листы в Болгарию,
но при условии некоторого снижения удлинения. Насколько я понимаю, он
сомневается в толщине плакировки и устойчивости механических свойств.
Я предлагаю Ишунькину подписать письмо вдвоем, он явно не хочет. Я молчу. Все молчат. Конечно, некоторый риск есть, но мы хорошо разобрались в листах, сплав оказался очень пластичным в тонких листах. Они могут найти широкое применение в авиации и ракетах. Поэтому я продиктовал письмо на имя Михайлова с предложением отправить листы в Болгарию при условии, если их прочность больше 54 кг/мм2, пластичность больше 1,5% и толщина плакировки не больше 200 мкм при проверке вихревыми токами трех листов от рулона. В части толщины плакировки – это было небольшое отступление от документа, утвержденного ранее двумя заместителями министров Минавиапрома и Министерства машиностроения, в которое входит завод в Реже.
Письмо стали печатать, а мы отправились обедать. Во время обеда полушутя, полусерьезно спрашивали: не откажусь ли я от подписи. Я от подписи не отказался.
На двух маленьких заводских самолетиках типа У2 вылетели в Салду. На земле – зима, в воздухе – еще холоднее. Лететь полтора часа. Я на них летать не люблю. Сильная болтанка, временами он вдруг падает метров на 300. Впечатление такое, что полная неустойчивость, хотя они, вероятно, безопаснее больших самолетов. Все мы порядком замерзли.
В Салде огромное строительство. Здесь выросли большие новые корпуса. Завод называют “титановой Магниткой”. Строят завод военные. На следующий день шло прессование на 20000-тонном горизонтальном прессе
большого профиля типа корыта из ВАД23. Диаметр контейнера 1100 мм, а
туполевцам нужна плита 1400 мм. Именно ее и давало корыто после распрямления.
Сплав отпрессовался прекрасно и разогнулся прекрасно. У всех было приподнятое настроение.         
Декабрь 1969 года. У нас сдвиги по листам ВАД23 для крылышек. Машиностроительный завод уже серийно выпускает ракеты с перьями из ВАД23. Каждая партия сопровождается утроенными испытаниями. Испытания отстрела при 20°, 50° и -50 °С. Это температуры, при которых самолет может выпускать ракетки в боевых условиях. Пока все идет здорово.
Наш ведущий сотрудник Колобнев участвует в прокате на КУМЗе, там прокатали 10 тонн неплакированного листа ВАД23, прокатка идет хорошо, что позволяет полностью избавиться от риска непроизвольного поворота ракетки с траектории полета из-за неравномерного утолщения плакировки на листах.
В течение многих лет успешно производились авиационные ракетки с
перьями из неплакированного ВАД, никаких неприятностей в войсковых частях не было.
При детальных исследованиях поведения сплава В96ц в центрифугах мы открыли неизвестное ранее явление холодной ползучести: под влиянием высоких, длительно действующих напряжений металл ползет, а при небольшом повышении температуры ползучесть усиливается; были установлены температурные условия и проведены некоторые конструктивные доработки, при которых металл сохраняет достаточную стабильность при необходимой интенсивности разделения.
Все работы по изготовлению труб и штамповок из сплава В96ц были сосредоточены на Каменск-Уральском металлургическом заводе (КУМЗ); их
вели известные специалисты К.Н. Михайлов, Н.Д. Винокуров, А.Н. Чеканов, Б.И. Пасынков, В.М. Баранчиков, С.М. Можаровский, В.М. Чертовиков, В.В. Стародумов.
Центрифуга в общем представляет собой цилиндр диаметром 100 мм,
длиной 1 метр с верхней и нижней крышками и сложной формы диафрагмы.
Заготовкой для изготовления штамповок крышек и диафрагм служили прессованные прутки.
Были разработаны подробные карты контроля заготовок, причем контроль осуществлялся созданным КПИ Средмаша. Все результаты испытаний направлялись в ВИАМ. Эта система действует и по сей день (2004 г.). Она позволяет в случае разрушения в эксплуатации какой-либо центрифуги быстро установить причины разрушения.
В 1963 г. группу специалистов – И.Н. Фридляндера (руководитель), Е.И. Кутайцева, А.Е. Семенова (все из ВИАМ), К.Н. Михайлова, В.И. Баранчикова (оба из КУМЗ), Ф.И. Квасова (начальник металлургического
главка Министерства авиационной промышленности), Ю.М. Понагайбо, И.И. Гурьева (оба из ВИЛС) – наградили Ленинской премией.
Пошел уже пятый год эксплуатации центрифуг, и в этот период стали наблюдаться случаи отрыва горловины на верхних крышках роторов. Из разрушившейся центрифуги выбрасывалось большое количество пыли и аэрозолей, которые попадали в нормально работающие центрифуги и выводили их из строя.
В прессованном прутке волокна идут вдоль его оси. Затем следует операция осадки прутка на вертикальном прессе и изготовление штамповки. На радиальном макро, в районе горловины хорошо видны следующие одна за
другой петельки сложившихся волокон прутка. Они похожи на “елочку”, это
название так к ним и прилипло, в вершинах елочки удлинение резко снижается, и горловины отрываются.
Совещание у генерала А.Д. Зверева в пятницу 26 декабря 1975 г. Во вступительном слове он довольно драматично охарактеризовал ситуацию, мол, важнейшие оборонно-хозяйственные задачи срываются. Придется за это отвечать.
Поставим вопрос перед ЦК; в 1937-1938 гг. половина участников совещания была бы давно уже за решеткой.
Оценивая сложности с прессованными прутками, я пришел к выводу, что надо попытаться отказаться от прутков и использовать литые слитки. Это
была очень сложная задача. Слитки должны быть малого диаметра, они должны кристаллизоваться с максимальной скоростью охлаждения, т.е. отливаться непрерывным методом с непосредственным охлаждением водой, и в этом случае сразу должны отливаться несколько десятков слитков. Таких
установок не знала ни советская, ни зарубежная металлургия.
КУМЗ (директор А.Н. Чеканов) воспринял эту идею с энтузиазмом.
Вместе с нашим ведущим инженером, опытным металлургом В.И. Исаевым
работниками КУМЗ установка была создана, и началось производство штамповок из литой заготовки.
На совещание к А.Д. Звереву по литой заготовке приехали представители от всех организаций. Докладывает Н.Д. Винокуров от КУМЗа: “Литье слитка освоено, лить можно сколько надо, свойства хорошие”. Поддержали все организации, особенно хорошо выступил Дорогобед – прочнист от ЦКБМ, заявив, что впервые мы имеем такой изотропный материал, имеющий во всем объеме высокий уровень свойств. Некоторое время были еще колебания, но потом было принято решение полностью перейти на литую заготовку. С тех пор и по сегодняшний день никаких неприятностей с концевыми деталями и диафрагмами из литой заготовки не было. “Елочкам” и “розам”, и вообще всему ботаническому саду пришел конец.
В 1974 г. лечу на Урал на юбилей атомного завода, рейс запаздывает,
прилетаю поздно, а нас встречает “Волга”, на ветровом стекле которой наклейка “Без пропуска, вне очереди”. Очень приятная наклейка, едем в закрытый город, полностью обнесенный колючей проволокой, с вышками наблюдения и всеми другими атрибутами, обеспечивающими закрытость, очередь автомашин большая…  
На следующий день – воскресенье; поехали на озеро, там база отдыха, маленькие легкие домики, лодки, волейбольные площадки. Я играл в волейбол и катал на лодке Костю Михайлова – директора КУМЗа, это ему нравилось. Но далеко заплывать он не хотел, он человек осторожный.
В 2 часа дня принесли два ведра ухи из осетрины и судака. То ли воздух свежий, то ли игра и купание, но уха показалась замечательной. После обеда я снова играл в волейбол, а Костя, изрядно нагрузившись, плавал вдоль берега и кричал мне: “Иосиф, спасай, тону!” На что я отвечал: “Тони, только не спеша, кончим партию – пойду тебя спасать”. (С.103-106)

КУМЗ - новые сплавы и технологии
для авиационной и ядерной техники
На протяжении всей истории КУМЗ через этот завод шло освоение многих новых алюминиевых сплавов и новых технологий для авиационной и ядерной техники СССР и России.

Листы из высокопрочного сплава В95 для пикирующего бомбардировщика Ту16
Важным этапом явилась разработка технологии производства листов из
высокопрочного сплава В95 для первого советского пикирующего бомбардировщика Ту16. Этот бомбардировщик должен был выпускать Казанский авиационный завод. Решением Политбюро ЦК КПСС были установлены жесткие сроки производства Ту16. Однако первые же листы, полученные в Казани из КУМЗ, были полностью забракованы. На их поверхности обнаружились очень небольшие, микроскопического размера, провалы плакировки, имевшие вид небольших червячков. Их так на цеховом уровне и называли – “червячки”. Исследование микрошлифов показало, что в местах этих дефектов имеются трещинки в основном металле, куда и затекает при прокатке плакировка.
Казанский завод встал. Ситуация до крайности обострилась. Меня и главного инженера Управления спец. металлургии В.А. Шапошникова вызвал нарком авиационной промышленности и приказал: “Немедленно выезжайте в Каменск и не возвращайтесь пока не освоите выпуск качественных листов для Казани”. Для придания энтузиазма с нами послали сотрудника НКВД.
Приезжаем на КУМЗ, рассчитываем, что за две-три недели справимся.
Нас приветливо встречает директор завода П.П. Мочалов. Он по профессии строитель, но уже хорошо освоил металлургические дела. “Давайте помогайте”, – просит он. Идем в литейный цех. Плоские слитки из сплава В95 отливали в длинный 700 мм кристаллизатор с охлажденным воздухом. Отливку плоских слитков В95 с непосредственным охлаждением водой освоили много позже. Прокатку листов в короткие сроки отработал энергичный жизнерадостный начальник цеха М.Б. Оводенко. Ясно было, что “червячки” брали свое начало в литье.
Мы составили программу, проверяли температуру литья, скорость литья, различные способы подачи жидкого металла из миксера в кристаллизатор, влияние примесей железа и кремния – обычные факторы, которые могут повлиять на появление трещин. Сложность заключалась в том, что дефекты не обнаруживались на фрезерованной поверхности слитка и выявлялись только после закалки листов, а еще явственно после анодирования листов в Казани. Поэтому промежуток времени от момента отливки слитков с измененной, например, скоростью литья до выявления результатов этого эксперимента составлял две-три недели. Прошел месяц, второй, проверили много возможных вариантов, но пока ничего утешительного не получалось.
Звоню регулярно наркому, раз от раза голос его становится все менее
приветливым. Чувствую, что за срыв сроков выпуска пикирующих бомбардировщиков можно загреметь на Север. К тому же сотрудник НКВД, парень моих лет, который очень скучал и которому жена непрерывно звонила и спрашивала, когда он вернется, говорил мне по дружески: “Признайся, что ты враг народа и поедешь сам знаешь куда, а я вернусь в Москву”. Но я не думал унывать.
Мы смогли укрепить в кристаллизаторе на разных уровнях термопары,
защищенные термостойкими оболочками, и провели отливку слитков. Картина сразу же прояснилась – как только в кристаллизаторе образовывается твердая корка, она отходит от стен кристаллизатора, возникает воздушный зазор, скорость охлаждения резко снижается и корочка местами подплавляется, в основном в средней части слитка. Потом при выходе из кристаллизатора идет повторное охлаждение корки, но в местах повторной кристаллизации корки образуются усадочные пустоты, а потом “червячки”. Вывод ясен – нельзя допускать оплавления корки.
В средней части кристаллизатора делаем широкий вырез – теперь образовавшаяся корочка охлаждается свободно поступающим воздухом и оплавления не происходит. К этому времени мы научились обнаруживать трещинки на свежефрезерованной поверхности слитка в первые пятнадцать минут после фрезеровки. Позднее поверхность покрывается окисной пленкой, тускнеет и трещинки становятся невидимыми.
Дело подходило к 1 Мая. Шапошников просит меня: “Звони наркому,
проси, чтобы разрешил на майские праздники слетать в Москву на два дня”.
Звоню. Нарком:
- Хорошие листы в Казань отправили?
- Пока не отправили, но теперь знаем, как их можно получить.
- Когда отправите и получите из Казани подтверждение, тогда сможете отправляться в Москву и не на два дня, а хоть на целый год.
Василий Александрович Шапошников ужасно расстроился. Мы жили в
директорской квартире, которая выходила на сквер, и мимо шли праздничные колонны. Василий Александрович в сильном подпитии вышел на балкон и стал приветствовать демонстрантов, те ему радостно отвечали. Я еле втащил его в квартиру. Ну а слитки и листы, действительно, стали получаться хорошими. Казань заработала полным ходом, и в небе появились грозные пикирующие бомбардировщики Ту16, которые до сего времени находятся на вооружении российской армии. В 2004 г. им был продлен ресурс еще на 10 лет. 

Высокопрочный алюминиевый сплав В96ц для атомных центрифуг
Речь идет об обогащении урана 235 методом центрифугирования. Новый метод должен был заменить существующий термодиффузионный способ обогащения урана 235, требующий колоссальных расходов электроэнергии.
Центрифуги позволяют в десятки раз сократить расход электроэнергии, сделать уран 235 значительно более дешевым, причем можно легко увеличить его выпуск до любых необходимых объемов. Высокопрочный сплав должен был работать в центрифугах в экстремальных условиях при максимальных оборотах непрерывно в течение многих лет.
И вот началась многолетняя работа по созданию сверхпрочного алюминиевого сплава В96ц, впервые в мире легированного цирконием. И, совместно с КУМЗ, – работа по получению из него труб и сложных по форме штамповок. Она шла с переменным успехом: на смену каким-то достижениям приходили большие провалы, которые нелегко было преодолевать.
От ВИАМ в этой работе участвовали И.Н. Фридляндер, Е.И. Кутайцева, А.Е. Семенов, И.И. Молостова, В.И. Исаев, О.Г. Сенаторова.
От КУМЗ К.Н. Михайлов, А.Н. Чеканов, В.М. Баранчиков, Н.Д. Винокуров, И.Я. Зальцман, Б.И. Пасынков, В.М. Чертовиков, В.В. Стародумов, В.П. Шишменцев, Ф.Ф. Андрианов, Ю.Н. Поногайбо.
На экспорте обогащенного урана 235 Россия зарабатывает много миллиардов долларов.  

Сверхлегкие алюминиево-литиевые сплавы
В 1965 г. И.Н. Фридляндер открыл эффект упрочнения обширной группы сплавов в тройной системе алюминий-литий-магний и разработал алюминиевый сплав 1420, содержащий 2% лития, 5,5% магния, 0,10% циркония, на 10-12% более легкий, чем дуралюмин Д16. К тому же этот сплав обладает высокой коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью, повышенным модулем упругости и достаточной статической прочностью.
Со сплавом 1420 мы действительно оказались впереди планеты всей. Уникальный комплекс его свойств высоко оценила американская ракетная
фирма Мартин-Мариетта, производящая баки для Шаттлов.
Под руководством В.Г. Давыдова (ВИЛС), О.Е. Грушко (ВИАМ) и бывшего главного инженера Каменск-Уральского металлургического завода
(КУМЗ) В.М. Чертовикова, была построена конструкция, где весь процесс -
плавки, перелив жидкого металла из печи в миксер и из миксера в кристаллизатор – протекает под надежной защитой аргона. К освоению сплава 1420 приложили большие усилия многие специалисты КУМЗ – А.Н. Чеканов, Б.И. Пасынков, С.М. Можаровский, В.М. Чертовиков, В.М. Баранчиков. От ВИАМ в освоении сплава 1420 принимали участие О.Е. Грушко, О.А. Сетюков, Л.М. Шевелева, Л.А. Иванова. К этому времени по инициативе академиков И.Н. Фридляндера и К.В. Фролова на фирме “Энергия” строятся баки для жидкого кислорода из А1-Lі-сплава типа 1460 диаметром 4,5 м. Баки предназначены для ракеты Дельта американской фирмы МакДоннелл Дуглас, они успешно прошли испытания при комнатной и азотной температурах в СССР и США и летные испытания в США. Вес баков за счет Al-Li сплава снижен на 35%. Эти успехи напрямую связаны с высоким качеством полуфабрикатов КУМЗ, из которых изготовлены баки. Все работы на КУМЗ по этому изделию велись под руководством Б.И. Пасынкова и С.М. Можаровского.
ВИАМ и ВИЛС с участием специалистов фирмы Даймлер-Крайслер освоили в Германии на заводе фирмы Хуговенс из слитков этого сплава, выплавленного на КУМЗ, производство листов шириной 2600 мм. Технология создана совместными усилиями фирмы Хуговенс, ВИАМ, Даймлер-Крайслер и КУМЗ. Эти работы в ВИАМ вели Н.И. Колобнев и Л.Б. Хохлатова.
Высокотехнологичный и высокоресурсный алюминиево-литиевый сплав 1441 применен для обшивки фюзеляжа морских самолетов фирмы Бериева, благодаря чему получен большой выигрыш в весе. Эти работы в ВИАМ вели В.С. Сандлер, Т.П. Федоренко и В.В. Антипов.
Таким образом, алюминиево-литиевые сплавы прокладывают себе дорогу в авиацию и в космос. Из них делают фюзеляжи сварных пассажирских самолетов и криогенные баки ракет.
За работы по созданию и применению в авиастроении и ракетостроении алюминиево-литиевых сплавов коллектив специалистов - академик Иосиф Фридляндер, член-корреспондент РАН Евгений Каблов, профессор Валентин Давыдов, доктор технических наук Ольга Грушко, профессор Михаил Дриц, кандидат технических наук Николай Колобнев, кандидат технических наук Владимир Сандлер и Владимир Чертовиков - удостоены Государственной премии Российской Федерации за 1999 г.
В настоящее время КУМЗ является в России монополистом по производству полуфабрикатов из перспективных Al-Li-сплавов, поэтому в значительной степени от него зависит создание самых перспективных изделий российской авиационной техники.  
Но в 1998 г. из слитков сплава 1424 (вариант сплава 1420), произведенных на Каменск-Уральском металлургическом заводе (КУМЗ) прокатывали листы шириной 2600 мм на заводе фирмы Хуговен в Германии. Доктор Н.И. Колобнев, который участвовал в этой прокатке, был удивлен полным сходством схемы фирмы Хуговен с той, что предлагал много лет назад Целиков. Выходит, что аналогичные идеи возникают независимо от границ государств.
Много забот вызвали штамповки. Приглашаем штамповщиков с КУМЗ,
и они вместе с коллегами от КБ Микояна по каждой детали согласовывают
чертежи штампов, чтобы обеспечить правильное расположение волокон.
Этими работами от ВИАМ руководит доктор технических наук О.Е. Грушко, опытный специалист, в том числе в области плавки и литья сплавов. Прессованными панелями из сплава 1420 успешно занимается ведущий специалист ВИАМ О.А. Сетюков. Огромные усилия по освоению сплава 1420 приложили многие специалисты КУМЗ: директор завода Б.И. Пасынков, главный металлург С.М. Можаровский, главный прокатчик В.И. Попов, штамповщик Шишменцев, главный инженер В.В. Стародумов и бывшие главные инженеры В.М. Баранчиков и В.М. Чертовиков. Все они опытные специалисты, много лет работающие на заводе, они создали школу КУМЗ, способную квалифицированно решать чрезвычайно сложные задачи в металлургии. 
Меня смущает жесткость сварной конструкции. Истребитель испытывает не только силовые перегрузки, резко меняется и температура: от 150 °С при максимальной скорости во время воздушного боя – до -70 °С при спокойном полете. Заклепочные соединения позволяют некоторую подвижку соединяемых частей при силовых или температурных перегрузках. Сварная конструкция жесткая, не ясно, как она поведет себя в этих ситуациях. Опытный специалист ВИАМ по электронномикроскопическому анализу алюминиевых сплавов В.С. Сандлер устанавливает, что по кромке сварного шва в основном металле идет узкая пластичная закаленная полоса. Значит, свобода для маневра у сварной конструкции есть.
Тем временем к ноябрю 1986 г. уже сделаны три машины. Одна проходит статические испытания, вторая и третья – летные. Обычно в случае неудач при испытаниях конструкторы тут же нападают на разработчиков сплавов, объясняя происшедшее какими-либо неподходящими свойствами. Но микояновцы молчат, значит испытания идут нормально, несмотря на это или благодаря этому обстановка вокруг сплава 1420 все больше накаляется.
Принято решение о запуске в крупную серию МиГ29 в алюминиево-литиевом варианте с выходом в конечном счете на многие сотни машин в год сразу на двух больших серийных заводах. Сухопутный вариант – на московском “Знамя труда”, и на Горьковском заводе – морской вариант с посадкой на авианосцах, которые заложены в планах Министерства обороны. Поэтому все работы идут в лихорадочном темпе под девизом: надо все прояснить пока еще есть время до серии. Но КУМЗ заявляет, что он не может осилить предлагаемую программу выпуска сплава 1420, не говоря уже о сплавах с литием для конструкторских бюро Туполева, Ильюшина и Антонова. Им всем отказано, приоритет – истребителям. Особенно расстраивался главный конструктор машины Ту204, рассчитывавший широко применить сплав 1420 и сэкономить на этом много килограмм веса. КУМЗ настаивает на необходимости строительства специального цеха для плавки и литья алюминиево-литиевых сплавов.
С завода “Знамя труда” сообщают, что у них нет подходящего сварочного оборудования, а Научный институт авиационной технологии (НИАТ), который должен разработать это оборудование, утверждает, что вначале надо изменить состав сплава 1420 и сделать его пригодным для сварки.
Тем временем сделан третий самолет, а за ним в нарастающем темпе в
КБ Микояна идет уже малая серия. Сварщик ВИАМ доктор технических наук В.И. Лукин строит статистическую кривую – с каждой последующей машиной число дефектов уменьшается, сказывается приобретение опыта работы со сплавом 1420. Летные и статические испытания первого и второго самолетов идут очень успешно. Это усиливает желание ВВС скорее получить
эту машину, они обращаются в ЦК и правительство. В свою очередь туда же обращается КБ Микояна. Оборонный отдел ЦК направляет комиссии на КУМЗ и “Знамя труда”.
Секретарь парткома ВИАМ известный специалист в области жаропрочных сплавов и технологии производства лопаток для газотурбинных двигателей Е.Н. Каблов (ныне член-корреспондент РАН) организует совместный партком всех участвующих в работе заводов и организаций, это дает дополнительный толчок. Темпы работы усиливаются. В 1987 г. начато производство сварных самолетов на заводе “Знамя труда”, сваркой там заправляет опытный специалист В.В. Гринин. Отработкой технологии на “Знамя труда” руководит заместитель министра авиационной промышленности А.Г. Братухин. В свое время он много лет работал главным металлургом на заводе в Горьком и участвовал в освоении стального самолета МиГ25. Горьковский опыт очень пригодился ему и на заводе. Позднее А.Г. Братухин с успехом защитил докторскую диссертацию, посвященную алюминиево-литиевым сплавам, в Киеве в институте Патона.
В ВИЛС произошли перемены, он вплотную занялся алюминиево-литиевыми сплавами. Я уже отмечал склонность к окислению сплава 1420 в процессе сварки, но и плавке и литью нужна защита аргоном. Под руководством доктора технических наук В.Г. Давыдова была создана конструкция, где весь процесс – плавка, переливка из печи в миксер и из миксера в кристаллизатор протекает под надежной защитой аргоном. В дальнейшем эта конструкция была доведена и улучшена на КУМЗ стараниями директора завода Б.И. Пасынкова и главного металлурга С.М. Можаровского.
Много лет спустя я и В.Г. Давыдов были на фирме Алькоа (алюминиевая компания Америки) и осматривали там их установки для плавки и литья алюминиево-литиевых сплавов. Через год специалисты Алькоа побывали на КУМЗе и согласились, что наши установки более совершенны и обеспечивают лучшее качество металла.
В НИАТ подготовлен проект автоматизированного сварочного аппарата, оснащенного ЭВМ, для алюминиево-литиевого самолета. Он зачищает кромки, сближает их, сваривает, осуществляет наклеп сварного шва и его ультразвуковой контроль.
Завод готов переходить к серийному выпуску сотен сварных алюминиево-литиевых МиГ29. Но уже в 1990 г. конфронтация с США закончилась, производство было остановлено, заказы сняты.
Тем не менее опыт сварного МиГ29 стал широко известен в мире. В определенной степени это способствовало тому, что в настоящее время идут
большие работы и в Европе, и в США по созданию сварных фюзеляжей крупных пассажирских и транспортных самолетов. В этих работах активно
участвуют российские специалисты и широко опробуются российские сварные алюминиевые сплавы.
В 1999 г. коллективу специалистов металловедов и металлургов была
присуждена Государственная премия Российской Федерации (И.Н. Фридляндер - руководитель, М.Е. Дриц, Е.Н. Каблов, О.Е. Грушко, Н.И. Колобнев, В.С. Сандлер, В.М. Чертовиков)…

Срочная поездка к В.П. Макееву по алюминиево-литиевому сплаву 1421 – модификации сплава 1420 со скандием. Это знаменитое КБ создает ядерные морские ракеты, запускаемые с подводных лодок. В КБ возникли многие вопросы по технологии сплава 1421, используемого в ракетах и по поставке штамповок с гарантированными свойствами с Каменск-Уральского металлургического завода.                                                                     
На следующий день подписываем документ с высокими гарантированными свойствами штамповок сплава 1421, которые поставляет Каменск-Уральский металлургический завод (КУМЗ). Я оговариваю, что это при условии, что КУМЗ согласится с этими цифрами.
На следующий день мы на рафике отправились через горы на КУМЗ.
Примерно 300 км и несколько часов пути. С нами ехал запечатанный пакет с документами. Пакет сторожила вооруженная охрана в виде древнего-древнего старичка с длинным ружьем. Дорога была плохая, машину бросало, и мы беспокоились не столько за пакет, сколько за здоровье и жизнь охраны.
В конце концов мы добрались до Каменск-Уральского, встретили нас очень хорошо. Все документы были подписаны, пакет снова запечатали, и он покатил в Миасс. Все препятствия по широкому применению сплава 1421 в КБ Макеева были сняты.                                                                         
1982 год… На КУМЗ мы затеяли работу, сплющили рулон 1420, и далее его катаем с 6 мм на 1,5-2.
Патон: “А он не сваривается полностью”. Я: “Если понадобится, проанодируем”.
Патон очень заинтересовался, передал разговор Медовару. Тот меня
срочно разыскивает по телефону.
– Мы пошлем своих людей.
Предлагает схему: Патон научный руководитель, ответственные исполнители – Медовар, Фридляндер, директор КУМЗ…
                                                                                                                  
Расширение производства лития
Я отправился в Министерство среднего машиностроения к Верховых – начальнику главка вместо В.П. Потанина, который скоропостижно скончался, не дожив до 60 лет. Этот главк министерства производит литий. Картина такая: в 1982 г. они сделают 148 тонн лития, из них для народного хозяйства – 72 тонны, в том числе 60-66 тонн Министерству авиационной промышленности (МАП), из них КУМЗ – 30 тонн, ВИЛС – 25 тонн (это на А1-Lі сплавы)…
                                                                                  
Большой переполох в правительственном авиаотряде
1983 год. Сигнал с Казанского авиационного завода: пережог листов из сплава Д16ТН толщиной 10 мм для самолетов Ил62. Этот самолет выпускается уже лет 15, и по нему не было никаких крупных неприятностей.
В Казани при опрессовке нового изделия керосином потекла стенка бака, которая одновременно является стенкой лонжерона: сквозная трещина.
Просочившийся сквозь эту трещину керосин приведет к пожару самолета.
Сняли, изучили: пережог. Листы из Д16ТН делает для Казани КУМЗ –
Каменск-Уральский металлургический завод. Буквы ТН означают “термически обработанный нагартованный”. После закалки листы дополнительно прокатывают вхолодную и при этом обжимают на 8-10%, прочность металла повышается, это и есть нагартованные листы.
Месяц было затишье, а потом начинается свистопляска. Комиссия срочно вылетела в Каменск-Уральский. Пришли к выводу: на КУМЗ закалку
листов производят в двух селитровых ваннах. Одна ванна работает на сплавы
Д16 и В95. У них близкие температуры закалки. Во второй ванне калят сплавы АК4-1 и АВ с более высокими температурами закалки. Считают, что
три садки листов Д16 попали в ванну для сплавов АК4-1 и АВ с температурами, недопустимо высокими для сплава Д16: пережог. Это было в 1982 г.
Всего под подозрением 37 листов из Д16ТН толщиной 10 мм. Из них 22 листа пошли на самолеты, 10 нашли на складе, 5 – неизвестно где. На один самолет идет 2,5 листа – на левую и правую стенку центроплана – и 0,5 листа на фюзеляж.  
Мы вылетели в Казань на заводском самолете Ан26. Вылетали полтора
дня. В первый день спешно приехали в Шереметьево, там Казанский завод имеет свою базу, но оказалось, что сильный боковой ветер Ан26 противопоказан.
Приехали на второй день, не пускает Казань. Ждали, ждали, наконец, где-то в 16 часов, вылетели. Прилет был уже совсем поздно. В Казани темно,
зима, снег, мороз 20 °С. Нас встретили главный инженер завода Хасамутдинов и другие. Повели поужинать, потом уже ночью повели по заводу, по технологической цепочке, начиная со склада. Первый склад – просто открытая площадка. Правда, листы в заводской упаковке. В 1983 г. завод получил от КУМЗ 35 листов, 20 – запустили в дело, остальные лежали до 1986 г. Они были завалены другими партиями. Недавно запустили новый большой склад, там уже листы разложены хорошо. Из партии 1983 г. осталось десять, пять неизвестно где, но позднее их нашли.
Осмотрели эти десять листов, внешне выглядят нормально, следов коррозии нет. Осмотр участка химического фрезерования и правки оставили назавтра. Пошли в лабораторию, смотрели результаты испытания образцов из лопнувшей стенки. Примерно половина образцов показали очень низкое удлинение, хрупкий излом. Вторая половина нормальная.
Пережог обычно приводит к снижению прочности и удлинения, это снижение тем больше, чем сильнее пережог. Химическое фрезерование – широко распространенный процесс. Когда надо дать местное утонение листа, его помещают в электролитическую ванну и стравливают лишний металл. Это проще, чем проводить эту операцию на станках…
                                                                                                     
Осень 1995 года. Большие работы с фирмой МакДоннелл Дуглас (МДА) – авиакосмической фирмой США. Они организовали совместно с (Институтом машиностроения РАН ИМАШ центр в Москве. Инициатором создания этого центра был американец Лесли Койн и заместитель директора
ИМАШ профессор В.Г. Лютцау. Я хорошо знал Койна по встречам в Америке, в Алькоа и потом в России, куда он приезжал. Потом его уволили из фирмы, возможно, потому что он зазнался. Мне жаль, очень способный
энергичный инженер. Теперь все дела с Россией ведет Венсли – вице президент.
Так или иначе, с моей подачи МДА заказала космическому центру “Энергия” бак для жидкого кислорода из нового АІ-Lі сплава 1460 для своеобразных американских ракет Дельта, которые предназначались для вывода на орбиту спутников связи. Предполагалось, что эти ракеты должны многократно взлетать и садиться, но не с помощью парашюта, а с помощью работающего двигателя. Эта работа проходит в США на конкурсной основе, конкурент МДА – фирма Локхид-Мартин, сроки конкурса очень жесткие. Наш сплав хорошо прошел в Каменск-Уральске на металлургическом заводе и хорошо идет на “Энергии”. На следующей неделе начнутся испытания. Все уверены, что все будет нормально. Один я в тревоге: во-первых, мы этот cплав нигде толком не опробовали; во-вторых, очень жесткий присадочный материал А1 + 10% Си + 8с. Угол загиба всего  – 10-20°. Итак, господи, господи, благослови нас и помилуй…                                                      

[в 1970-х] Однако получить тонкие порошки оказалось делом трудным. Трубы, через которые шло истечение жидкого металла из печи для последующего распыления, быстро разъедались, полученные порошки очень гигроскопичны, и их надо немедленно помещать в закрытые емкости с атмосферой осушенного азота. Всеми этими работами, которые велись в Ленинграде и на Волгоградском алюминиевом заводе, заправлял профессор ленинградского (Всесоюзного алюминиевого магниевого института) (ВАМИ) В.Г. Гопиенко.
В конце концов процесс был отлажен. Порошок помещался в алюминиевые герметичные баллоны с атмосферой просушенного азота и отправлялся на КУМЗ. На КУМЗ баллон помещался в гидростат, и порошок брикетировался, затем следовала операция дегазирования и спекания при нагреве в электропечи, и наконец получение прессованного прутка.
САС обладает сравнительно высокой прочностью при повышенных температурах, и при прессовании прутка лопнула матрица пресса. Ее куски разлетелись в разные стороны и ранили рабочего. КУМЗ, который и до этого без большой охоты брался за сложную работу с САС, заявил, что больше он САС заниматься не будет. Но последовали сильные нажимы высоких инстанций, ибо сплав был крайне нужен для ракет, работа пошла быстрыми
темпами. Мы дали прибористам прутки и поковки нужных размеров и с нужными свойствами, и вся работа перенеслась к ним. Сплав все же был достаточно хрупким, а предстояло изготовить сложнейшие по форме, точнейшие по размерам детали с мельчайшей резьбой.
Я был удивлен и восхищен, что прибористам удалось все сделать, а завод скорее напоминал зону отдыха, а не промышленное производство – круглый год и круглые сутки колебания температуры в пределах одного градуса, влажность – константа, все рабочие перед входом в цех проходят через душевую и получают белые костюмы, белье, колпаки, а поверх всего – легкие покрывала из марли. Двери с фотоэлементами открываются автоматически, а молоденькие, хорошенькие работницы в белых костюмах и под марлевыми накидками напоминают ангелов, спустившихся на землю.
Проходит время, и в ВИАМ собирается мощное совещание по итогам
освоения САС-1-50 и САС-1-400. КБ и приборные заводы заявляют, что приборы из САС-1-50 и САС-1-400 успешно прошли все испытания и показали меньший удельный вес и большую точность, чем предполагалось.
Выступают специалисты по сварке, пайке, клепке. Все эти процессы хорошо освоены. В заключение я говорю: “Хотя временами наши взаимоотношения с КБ Арефьева и приборными заводами напоминали последнюю десятиминутку в матче СССР-ЧССР по хоккею с шайбой (была сильная драка), результатами мы можем быть довольны, за рубежом такого сплава нет, он вполне заслуживает Государственной премии, но это вопрос такой же сложный, как и само получение САС”.
Не дожидаясь этого, молодые рабочие КУМЗ нашли способ по-своему
оценить эффективность САС. В Каменск-Уральске зимой проводились общегородские мотоциклетные гонки по льду. Умельцы с КУМЗ стали изготавливать поршни двигателей своих мотоциклов из САС. Благодаря низкому клр мощность двигателей повышалась, и мотоциклетные трофеи каждый год присуждались КУМЗ. В общем, народ САС признал…

В сварном варианте не нужны герметики, нахлестка деталей, они свариваются впритык, не нужны заклепки и болты. Это уменьшает вес баков на 12%, плюс 1420 на 12% легче Д16, итого 24% выигрыша веса. Колоссальный выигрыш веса для самолета. Но этот сварной истребитель-бомбардировщик еще надо было сделать, испытать и запустить в серию. Сразу же возникло много сложных проблем, в т.ч. на серийном заводе “Знамя труда”. Оборонный отдел ЦК КПСС направляет комиссии на КУМЗ и “Знамя Труда” под руководством секретаря парткома ВИАМ Е.Н. Каблова в составе секретарей парткомов всех участвующих организаций. Выработан конкретный план действий, это дает очень сильный толчок всем работам, выпуск истребителей сильно нарастает.
В 1999 г. коллективу специалистов металловедов и металлургов была
присуждена Государственная премия РФ (И.Н. Фридляндер - руководитель,
М.Е. Дриц, Е.Н. Каблов, О.Е. Грушко, Н.И. Колобнев, В.С. Сандлер, В.М. Чертовиков)…
                                                                                          
В начале 2001 г. я был в Бремене на фирме Эрбас вместе с Н.И. Колобневым и Л.Б. Хохлатовой. У нас там вопрос о сплаве 1424 AL-LI. Мы очень хотели, чтобы сплав 1424 попал на обшивку фюзеляжа огромного самолета АЗХХ (А380), который делает Эрбас Индастри.
Мы в течение примерно 5 лет вели работы по сплаву 1424 системы  AL-Mg-Li, модификации сплава 1420. У него более высокая вязкость разрушения, чем у сплава 1420. Для А380 нужны листы шириной 2 600 мм. Такие листы в России мы сделать не можем, нет прокатных станов с большой длиной бочки, поэтому организовали кооперацию: слитки и предварительный подкат у нас в России на Каменск-Уральском металлургическом заводе, дальнейшая прокатка и термообработка – на ширину 2600 мм в Германии на заводе в городе Кобленц…                  

КУМЗ – это знаменитый завод. Именно через КУМЗ шло освоение разработанных нами алюминиевых сплавов. Прекрасные специалисты, передовая технология, оборудование, все это помогло и помогает преодолевать неизбежные технологические трудности, появляющиеся при внедрении новых сплавов. На КУМЗ было освоено и в течение десятков лет ведется производство самого прочного в мире сплава В96ц, из которого изготавливаются сверхскоростные ядерные центрифуги для обогащения урана 235. КУМЗ подарил мне шахматы из уральских самоцветов. Теперь я получил возможность готовиться к шахматному матчу с Гарри Каспаровым на звание чемпиона мира по шахматам…                                                      

Комментариев нет:

Отправить комментарий