Поначалу эта научная идея выглядела даже неким технологическим пижонством. Вместо того чтобы, не мудрствуя, использовать дешевую и надежную электросварку, ученые во второй половине прошедшего века предложили применить для соединения металлов ускоренные электроны, которые выстреливаются специальной пушкой в вакуумную камеру, где размещаются заготовки. Вся эта процедура выглядела, конечно, весьма сложно, но резон в новации был. Мгновенно проникая на десятки сантиметров в глубину, тонкий пучок элементарных частиц так быстро разогревает и расплавляет металл, что после сварки, которую еще называют кинжальным проплавлением, изделие остается холодным и не коробится от напряжений. При этом можно надежно сваривать детали из трудносовместимых стали, чугуна, цветных металлов и даже, если использовать специальные припои, соединять пайкой сверхтвердые материалы со сталью.
Но электронно-лучевая сварка – удовольствие недешевое, требует использования сварочных вакуумных камер и автоматизированных систем управления, а в некоторых случаях и роботов, чтобы не подвергать опасности человека. Поэтому поначалу казавшаяся «экзотической» электронно-лучевая технология прижилась не сразу. Ее использовали преимущественно в авиастроении, при производстве космической и военной техники, в атомной энергетике, где качество ценится превыше всего.
Так было до недавних пор, но сегодня в развитых странах ускоренные электроны все шире применяются и в гражданском машиностроении, так как оказалось, что только таким способом некоторые сложные корпусные детали автомобилей и станков и можно изготовить, обеспечив продукции конкурентоспособность. При этом выяснилось, что заметно экономятся электроэнергия и рабочее время, снижается материалоемкость, высвобождается металлорежущее оборудование и снижаются расходы на металлорежущий инструмент, а в итоге затраты на дорогую технологию быстро окупаются.
В Беларуси пионером в освоении новинки стал Минский тракторный завод, который давно уже купил и активно использует две сварочные установки российского производства. Однако до сих пор примеру тракторостроителей, за исключением одного иностранного предприятия в Минске, никто не последовал. Между тем над развитием электронно-лучевой технологии более 30 лет активно работают ученые Физико-технического института Национальной академии наук Беларуси и Полоцкого государственного университета, и им есть что предложить отечественной промышленности.
— С помощью такой сварки много лет изготавливаются сложные детали дорожной техники ОАО «Амкодор-Ударник», компоненты продукции Минского завода шестерен и других заводов, но выполняются эти работы не на самих предприятиях, а у нас в институте, — говорит заведующий лабораторией электрофизики Физико-технического института Национальной академии наук Беларуси доктор технических наук Игорь Поболь. – Для выполнения заказов белорусской промышленности мы используем свое электронно-лучевое оборудование, и это пока устраивает наших партнеров, так как с объемами мы справляемся. Вообще, такая форма работы соответствует мировой тенденции, когда на сложном технологическом оборудовании специалистами, например, исследовательских центров выполняются заказы производственных предприятий по так называемой схеме «джоб-шоп» (job shop). Ведем также успешные технологические эксперименты в интересах Борисовского завода агрегатов, Барановичского автоагрегатного завода, других предприятий республики и надеемся, что в перспективе это оборудование у нас будут все же приобретать. Особенно рассчитываем на разработанный и построенный при финансовой поддержке Инновационного фонда НАН Беларуси, значительных затратах собственных средств и в сотрудничестве с группой профессора Владимира Груздева из Новополоцка высокопроизводительный электронно-лучевой комплекс с вакуумной камерой объемом 3,5 куб. м. Ведь в отличие от подобных зарубежных комплексов, цена которых может достигать 2 миллионов евро, наш стоит в разы меньше и потому окупиться должен довольно быстро.
В планах коллектива лаборатории электрофизики, в которой работают сегодня как опытные, так и молодые ученые и студенты-старшекурсники, — участие в производстве контейнеров для хранения отработанных топливных сборок на Белорусской АЭС (в мире используется именно такая технология изготовления контейнеров для современных атомных станций), эксперименты по получению с помощью электронно-лучевых технологий чистых и сверхчистых материалов, многокомпонентных покрытий и композитов.
На снимке: заведующий лабораторией электрофизики Игорь Поболь, студент 5-го курса Белорусского национального технического университета Дмитрий Каланда, научные сотрудники Андрей Гринкин и Дмитрий Юшкевич готовятся к проведению эксперимента на электронно-лучевом комплексе.
Фото: Валерий ХАРЧЕНКО
