Фундатор теплофізичних основ обробки і зварювання металів та плазмових процесів у металургії – академік М. М. Рикалін

У 1939 р. М. М. Рикалін почав працювати в Московському вищому технічному училищі імені Баумана (МВТУ), де викладав новий курс «Теплові основи зварювання». У роки Великої Вітчизняної війни під керівництвом М. М. Рикаліна були виконані розрахунки і розроблені технологічні процеси підвищення продуктивності дугового зварювання у виробництві танків на Уралмашзаводі. Він обґрунтував вибір режимів і технологій зварювання різних сталей і сплавів в суднобудуванні, будівництві оборонних спорудах, артилерійському і танковому виробництвах (Уралмашзавод і Кіровський заводи). За цю роботу в 1945 р. він був нагороджений орденом «Знак Пошани» та медаллю «За доблесну працю у Великій Вітчизняній війні».

У 1945 р. Микола Миколайович в МВТУ захищає докторську дисертацію, присвячену теорії теплових процесів при зварюванні. Розроблена ним теорія принесла йому світову відомість. Тривалий час (1958 -1978) М. М. Рикалін був головою Національного комітету СРСР зі зварювання, членом правління, а з 1965 р. віце-президентом Міжнародного інституту зварювання і до останнього дня життя (21 травня 1985 р.) головою дослідницької групи «Фізика дуги та інших джерел енергії для зварювання» Міжнародного інституту зварювання.

Праці М. М. Рикаліна, присвячені дослідженню нагріву і охолодженню металу при зварюванні, розповсюдженню тепла у зварювальних виробах, і впливу цих процесів на плавлення і структурні зміни металу, узагальнені в монографіях «Теплові основи зварювання» (1947) і «Розрахунки теплових процесів при зварюванні» (1951), які були удостоєні премій Президії АН СРСР за 1949 і 1954 роки. У монографіях вперше у світовій технічній літературі дано систематичний аналіз теплових основ зварювання. Роботи М. М. Рикаліна відрізнялися тісним зв'язком теоретичних представлень з потребами техніки, постійною перевіркою математичних висновків на практиці. При цьому проявився його неабиякий талант прикладного математика. Так, поклавши в основу свої дослідження загальне рівняння теплопровідності, він при різних умовах вивчив різноманітні випадки нагріву металу в процесі зварювання. Використовувався метод математичної фізики, що давав інформацію про різні джерела тепла (точкові, лінійні і плоскі), що розподілених по поверхні або за обсягом тіла, яке нагрівається, миттєво і діє безперервно. Залежно від характеру досліджуваних процесів зварювальна дуга або полум'я зварювального пальника замінялися відповідним джерелом, що дозволило провести математичний аналіз поширення тепла в теплопровідних тілах. Слід зазначити, що методи розрахунку температурного поля при сталому процесі зварювання підтверджені прямими експериментами. Ці методи вже в 1950 -х роках знайшли широке застосування в практичній діяльності вітчизняних зварювальників [8].

Застосування плазмового зварювання і різання базувалося на результатах системних досліджень, які проводилися в «Институте металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова» під керівництвом М. М. Рикаліна. Були вивчені фізичні і енергетичні властивості стислої дуги в аргоні, визначені її технологічні можливості. Зокрема, було доведено, що плазмовий струмінь проявляє яскраво виражені ріжучі властивості.

Основне завдання, на вирішення якої була спрямована дослідницька думка фахівців з різання, складалася в максимальному підвищенні теплової концентрації і кінетичної енергії стислої дуги. На першій стадії розвитку плазмового різання в якості плазмоутворюючого газу використовували аргон. Його застосування забезпечувало високу стійкість вольфрамових електродів, легкість запалювання дуги і низька її напруга, що було особливо сприятливо для ручного способу зварювання при відновленні деталей.

До середини 60-х р. минулого століття були розроблені ручні і механізовані установки, а також технології для плазмового різання алюмінію, міді, латуні та нержавіючої сталі. Наступні роботи привели до створення процесів, в яких використовуються більш дешеві робочі середовища, а плазмотрони мали більш високу стійкість. Крім того, були визначені області раціонального застосування робочих середовищ при плазмовому різанні. В якості робочих середовищ найбільш широко використовували технічні гази: азот, водень, кисень, стиснене повітря.

Було розроблено кілька технологічних схем процесу плазмового зварювання. Для зварювання тонколистових матеріалів застосовані малоамперні дуги, що горять в імпульсному режимі. Імпульсне введення тепла в метал розширює межі регулювання теплового режиму зварювання і суттєво зменшує тепловідвід біля кромки металу. Для розширення діапазону товщини металу, що зварювався стислою дугою, застосовували інший прийом: знизили ефективність обтиснення дуги з одночасним збільшенням діаметра каналу сопла. Це дозволило зварювати нержавіючі сталі й алюмінієві сплави товщиною 10 мм. Дослідження щодо застосування для зварювання малоамперної дуги привело до створення мікроплазмового зварювання.

Високу оцінку працям М. М. Рикаліна, дав на схилі свого життя корифей радянської і світової зварювальної науки і техніки Є. О. Патон [10].

Основна наукова діяльність М. М. Рикаліна проходила в стінах Академії наук СРСР. У 1953 р. його обрали членом-кореспондентом АН СРСР, а в 1968 році – дійсним членом АН СРСР. З 1953 року М. М. Рикалін працював завідувачем лабораторії «Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова» АН СРСР.

Під керівництвом члена-кореспондента АН СРСР М. М. Рикаліна проводилися роботи, які були спрямовані на вивчення енергофізичних, фізико-хімічних і технологічних характеристик зварювальної дуги. В лабораторії було створено перші в країні технологічні плазмодугові плазмотрони (І. Д. Кулагін, А. В. Ніколаєв) ; глибоке пізнання фізико-хімічних процесів, що відбуваються у рідкій металічній ванні, що утворюється при впливі зварювальної дуги; теоретичне і експериментальне вивчення теплофізичних процесів у зварювальному виробі; видання практичних рекомендацій за технологією зварювання об'єктів нової техніки в різних галузях промисловості.

Помер Микола Миколайович Рикалін 21 травня 1985 року в Москві [9].

Академік М. М. Рикалін своїми працями вніс неоцінимий вклад у розвиток електричного дугового зварювання. Його наукові ідеї знайшли свій розвиток у роботах його численних учнів, а створена ним школа плідно впроваджує наукові досягнення у промисловість. Фундаментальні ідеї академіка М. М. Рикалін ще довго будуть визначати перспективні напрямки науково – технічного прогресу.

 

 

1. Замечательные случаи применения электросварки по способу Бенардоса. – Г орнозаводской листок, 1883. – №3. – С. 41.
2. Никитин В. П. Дуга переменного тока в условиях сварки /В. П. Никитин, И. Я. Рабинович. Труды КМММИ, 1936. – №6. – С. 78-81.
3. Алексеев А. А. Автоматы для дуговой сварки. в кн. : Сварочное дело в СССР. – М., 1937. – С. 66 – 78.
4. Патон Б. Е. Електричне зварювання і наплавка – могутній засіб економії металу. / Е. Б. Патон. – К. : Вид-во АН УРСР, 1957. – 35 с.
5. Патон Е. О. Избранные труды. в 3-х т. К. ; Наукова думка, 1959 – 1961 – Т. 1. – Исследования работ пролетных строений мостов – 580 с. ; Т. 2.
6. Сварные конструкции – 329 с. ; Т. 3. Сварка под флюсом – 558 с.
7. Горбачев И. Профессор Виктор Петрович Вологдин и
8. дальневосточная школа сварки. – в кн. : Наш Дальневосточный
9. политехнический. Владивосток: Дальневост. кн. изд-во, 1971. – С. 206-217.
10. Сукманюк О. М. Еволюція наукових поглядів на відновлення деталей сільськогосподарських машин зварюванням і наплавленням: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. істор. наук: спец. 07. 00. 07 «Історія науки і техніки» / О. М. Сукманюк. – Київ, 2010. – 16 с.
11. Цветков Ю. В.  Основоположник новых направлений в металлургии:  к 100-летию со дня рождения академика Н. Н. Рыкалина.  Вестник Российской академии наук.  2003. Т. 73, – № 10. – С. 948-951.
12. Рыкалин Николай Николаевич. Большая советская энциклопедия: [в 30 Т. ] / гл. ред. А. М. Прохоров. 3-е изд. – М. : Советская энциклопедия, 19691978.
13. Известия АН СРСР. От. технические наук. 1952. – № – 10. – С. 7-9.
14. Герук С. Н. Зарождение теоретических основ технологического процесса сварки и наплавки при восстановлении деталей машин [Текст] / С. Н. Герук, Е. Н. Сукманюк // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: матер. междунар. науч. техн. конф. в 3 т. Т. 1 – Минск: НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского х-ва, 2014. – С. 230-237.