В чем сила отечественной промышленности? В русской душе. Захотелось представить состояние рабочих в период возрождения промышленности после гражданской войны: разруха, голод, бандитизм, безработица,  одно желание у всех – выжить. Это время чем-то отдаленно напоминает 90-е года прошлого столетия. И вот тогда наступил  период,  когда каждые 3-5 лет на Сормовском заводе стали происходить изменения, о которых никто и не мечтал.

Из воспоминаний моего отца о деде. Отец был в то время «пацаном» и его обязанностью было носить обед к станку деда на завод «Красное Сормово». Он был живым свидетелем происходящего на заводе. Дед уже тогда считался грамотным, опытным и передовым токарем – ему доверяли изготовление поршневой группы выпускаемых тогда паровозов. На отца (тогда подростка) неизгладимое впечатление в механическом цехе оставил монотонный шум с периодическими визгами и воем от трансмиссии над головами рабочих, от работающей за стенкой паровой машины с котлами, передающей вращение этих трансмиссионных валов, от ремней, спускающихся от валов к станкам.  Прошло несколько лет и цех было не узнать от непривычной тишины: на завод подвели электричество, установили импортные станки с электродвигателями. Рабочие по собственной инициативе стали приходить на работу за час-полтора до гудка и задерживаться на ней.

Осенью 1930 года дед, вечно хмурый, молчаливый и кажущийся усталым, пришел поздним вечером домой с работы в необыкновенно приподнятом настроении – как показалось бабушке, а ее не проведешь. Расспрашивать было бесполезно, ждали, когда сам раскроется. И этот момент наступил: оказывается, директор завода на собрании цеха лично поблагодарил его за труд, вручил один из пяти пришедших на завод опытных образцов резцов с пластинками «Победит», пожелал дальнейших успехов и крепко пожал руку.

Никакие лозунги на стенах и пламенные речи на собраниях так глубоко не западали в душу рабочего, как вера в будущее, как прогресс, проходящий через их руки. На заводе появилось негативное отношение к лентяям, прячущимся за спинами других, и к бюрократам; зародилось шефство над молодыми рабочими. А этим резцом с «победитом» дед проработал около двух лет, храня его как «зеницу ока», аккуратно завертывая его каждый раз в тряпицу. Кстати, станок деда дожил до «перестройки», так как ему не было равных в современной номенклатуре выпускаемых станков, и использовался он для расточки торпедных аппаратов.

Отечественный твердый сплав «победит» был изобретен и запатентован в 1929 году. Несколько раньше, в 1926 г., подобный сплав был создан фирмой «Крупп» в Германии. Оба эти сплава по составу были из порошков карбида вольфрама, но в разных пропорциях. Главное различие заключалось лишь в технологии изготовления пластин. У немцев смесь порошков засыпалась в форму и расплавлялась в ней, советские специалисты предварительно прессовали измельченную в пыль смесь компонентов. Немецкая технология не показала практических результатов, поэтому они первые после публикации приобрели советский патент на «победит». В литературе можно встретить такие названия твердых сплавов, как «Видиа» (Widia, Германия), «Карболой» (Carboloy Inc., США) – это компании, которые приобрели советский патент.

На практике «победит» не показал высоких результатов при точении сталей, поэтому он был рекомендован для обработки чугунов. Работы по совершенствованию продолжались. В середине 30-х годов был разработан новый советский твердый сплав из смеси карбидов вольфрама и титана (вольфрамо-титановая группа ВТК), который показал удовлетворительные результаты при обработке сталей, но был малоэффективен при обработке чугуна. Сплавы группы ВТК обозначались «а15» (соответствует современному Т15К6) и «а21» . Их серийное производство было организовано на территории современного МОЗТМиТС, сплавы рекомендовались для обработки углеродистых сталей. Скорость резания сплавами групп ВК и ВТК по сравнению с «быстрорезом» была повышена в 2-3 раза.

Сегодня по химсоставу отечественные твердые сплавы делятся на три группы:

Группа ВК – однокарбидные, вольфрамо-кобальтовые

Группа ТК  – двухкарбидные, титано-вольфрамо-кобальтовые

Группа ТТК – трехкарбидные, титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые

Иногда твердые сплавы называют металлокерамическими – в этом нет никаких противоречий, так как технология их получения близка к технологии получения керамики.

Послевоенный период в СССР характерен стремительным восстановлением и ростом промышленности. В твердосплавной отрасли построены новые заводы: Кировградский завод твердых сплавов (КЗТС, перевезен из Москвы во время войны на Урал),  Владикавказский завод «Победит» в Северной Осетии (1948 г.), Узбекский комбинат тугоплавких и жаропрочных металлов  (УзКЖТМ, 1956г.), Московский комбинат твердых сплавов для обеспечения автомобильной промышленности, реорганизованный по шведским проекту и технологии (70-е годы). Из лаборатории в 1946 г. создан Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов (ВНИИТС), которому принадлежит авторство всех отечественных разработок твердых сплавов.  К сожалению, все это было разрушено варварской рукой Горбачева в годы «перестройки» путем перекрытия вентиля финансирования. Многие заводы и до сегодняшнего дня не смогли восстановиться, а ВНИИТС превратился в «базарную» площадку.

Мировыми центрами производства твердых сплавов для обработки металлов резанием являются сегодня Германия, Австрия и США. В Европе владельцами важнейших патентов на производство вольфрамовых твердых сплавов является немецкая фирма «Крупп Видиа» (г. Эссен), на производство титано-вольфрамовых сплавов – фирма ДЭВ (г. Крефельд). Несколько важных патентов на производство твердых сплавов имеет австрийская фирма «Белер».  Все остальные фирмы производства  твердых сплавов в Европе работают на основе лицензий фирм «Крупп Видиа» и «ДЭВ».

В 1936 году все немецкие заводы, производящие твердые сплавы, объединились в Концерн твердых сплавов. Позднее к этому Концерну присоединились австрийские фирмы. В результате установления единого состава основных марок твердых сплавов, технологии изготовления, централизации производства порошков на западно-германских фирмах и поставок дочерним предприятиям, Концерн обеспечил высокое качество твердых сплавов в Европе.

В своей статье «Стружколомание вместо стружкодробления» (ж-л РИТМ, №7/75/, 2012г., стр.66-69) я упоминал о совместных работах со специалистами «Крупп Видиа» по сравнительным испытаниям режущих вставок по моему патенту и всей номенклатуры вставок фирмы «Крупп Видиа». Я не мог не обратить внимания на немецкое качество твердых сплавов. Разброс стойкости у них в партии из пяти пластин не превышал 1 мин., тогда как у известной шведской фирмы он составлял 2-2,5 мин., а у отечественных (КЗТС) – 15-20 мин. Позднее в результате совместных научно-исследовательских работ с ЦНИИКМ «Прометей» по повышению горячей износостойкости связки путем легирования ее рением и ниобием с добавлением никеля были получены новые твердые сплавы, стойкость которых превышала показатели распространенного сплава ВК8 (КЗТС) в 8 раз, что удивило даже опытных специалистов. Обратился с предложением к «Крупп Видиа» о создании совместного производства моих пластин из нового сплава по немецкой технологии на территории России.  Обращение совпало со временем, когда американский концерн «Кеннаметал» (Kennametal) скупал акции «Крупп Видиа», с которым мне не хотелось иметь дел.

Несколько слов о Концерне «Кеннаметал» (Kennametal, США), основанном в 1938 г. (г. Латроуб, штат Пенсильвания). Это ведущий инструментальный концерн, который около 30 лет совместно с лабораториями ВВС и космической отрасли США ведет научно-исследовательские работы по мехобработке спецсплавов, используемых в этих отраслях. С целью приобретения стабильного немецкого качества твердых сплавов в 1993 году присоединил к себе немецкую фирму «Хертел АГ», а в 2002 – «Крупп Видиа». Этот Концерн обладает такими передовыми технологиями, как высокотемпературный синтез порошка, горячее изостатическое прессование, автоматизированное получение нано-порошков твердых сплавов и другие. Более 10 лет здесь ведутся НИР по созданию новой связки карбидов, позволяющей повысить температуру в зоне резания  на 200-300 градусов, что увеличивает скорость резания спец-сталей, а значит, и производительность труда.  По данным Минэкономразвития по производительности труда Россия сегодня отстает от Евросоюза  и США в «отдельных отраслях» до 30 раз. Причин много: и дефицит высококвалифицированных кадров, и низкая квалификация основной массы, и низкое качество отечественного инструмента.

Сменная многогранная пластина

Сменная многогранная пластина — патент Плескова В. Г.

Режущие свойства твердых сплавов обеспечивают очень твердые зерна карбидов вольфрама, титана и тантала. Очень важно, чтобы эти зерна в составе сплава имели одинаковый размер – это причина разброса стойкости инструмента. Согласно ГОСТ 3882-74 по размерам зерен твердые сплавы разделяются на крупнозернистые (зерно более 3 мкм), нормальнозернистые (1,5 — 3,0 мкм) , мелкозернистые (1,2 — 1,5 мкм)  и особомелкозернистые (1,0-1,2 мкм).  В моей работе «Автоматизация и твердосплавный инструмент»  (ж-л РИТМ №3/81/, 2013г., стр. 52-54)  доказаны преимущества субмикронных твердых сплавов (зерно 0,4 — 1,0 мкм) – чем мельче зерно, тем выше прочность на изгиб (работа инструмента в условиях незначительных вибраций и динамических нагрузок). Эти сплавы обеспечивают низкий разброс стойкости, четкую закономерность износа, высокую стойкость при легких, средних и тяжелых ударных нагрузках, возможность получения острой кромки у мелкоразмерного инструмента. Только около 10% фирм в мире обладают технологией получения субмикронных твердых сплавов и, соответственно, являются современными . К ним относятся, в первую очередь, «Krupp Widia»(Германия) – основное зерно 0,5-0,6 мкм и ряд фирм, где основное зерно 0,6-0,7 мкм : «Kennametal Inc» (США), «Hertel Kennametal AG» (Германия), «Sandvik Hard Materials» (Швеция) , «Tizit AG» (Австрия) , «Mitsubishi Metal Corp» (Япония) , «Hard Metal» (Великобритания) и другие – около 30 фирм (отечественных в этом списке нет).

Жесткие требования к размерам зерна карбидов в советское время заводами не выполнялись (кроме МКТС). За развитием советской науки в этом направлении на  западе не спускали глаз. В начале 80-х годов ВНИИТС опубликовал ряд НИР о преимуществах сплавов с особо мелкими карбидами и освоено производство сплавов группы «ОМ» (особо мелкая).  В 1983 г. в своем сборнике научных трудов ВНИИТС опубликовал результаты исследований по влиянию карбида хрома на режущие свойства однокарбидных твердых сплавов (зерно карбида хрома способствует измельчению зерен карбида вольфрама величиной до 0,5-1,0 мкм). Были созданы сплавы ВК10ХОМ и ВК15ХОМ, отработана технология промышленного производства на МОЗТМиТС , выпущена опытная партия пластин для производственного испытания – производственники дали высокую оценку этим сплавам при обработке труднообрабатываемых и жаропрочных сталей. Серийное производство этих сплавов передано заводу «Победит». Через 1,5- 2 года после освоения ВК10ХОМ  на этом заводе на конференции по обмену опытом в г. Ленинграде специалисты заявили, что качество этого сплава резко упало, и по стойкости в данный момент он ничем не отличается от ВК8. Это яркий пример отношения твердосплавной промышленности ко всему новому.

Таким образом, совершенствование технологии производства субмикронных карбидов – это первое направление развития твердых сплавов в мире.  Вторым направлением является совершенствование «связки».

В качестве матрицы для удержания зерен карбидов  в сплаве применяют так называемую «связку». В качестве «связки» обычно используют кобальт – это нейтральный элемент по отношению к углероду, неспособный образовывать карбиды и не разрушающий карбиды других элементов. В безвольфрамовых  твердых сплавах в качестве «связки» часто используют никель или никель-молибденовый сплав. Опытный твердый сплав ВРК15, разработанный ВНИИТС в конце 80-х годов – это первый в мире сплав с легированной связкой (кобальтовая связка легирована редкоземельным рением). В процессе производственных испытаний моих режущих вставок рабочие знали об этом сплаве, и при всех положительных результатах испытаний инструмента на ряде заводов высказывали пожелание делать вставки из этого сплава  (кстати, впервые об этом сплаве я услышал от рабочих).

Всем специалистам по механической обработке металлов известно выражение «оптимальные режимы резания» – это сочетание скорости, глубины резания и подачи, обеспечивающие наивысшую стойкость инструмента. При этом для различных пар обрабатываемых и инструментальных материалов (трибосистема) эти режимы различаются. Они даже различны для одинаковых марок трибосистемы, изготовленных на разных заводах. Наука доказала, что оптимальным режимам резания соответствует оптимальная температура в зоне резания. При обработке труднообрабатываемых материалов сплавом ВК8 она составляет 640-670  °C (из собственного опыта). Таким образом можно сказать, что эта температура является рабочей для связки кобальт в сплавах ВК8. При легировании кобальта рением эта температура возрастает, что доказывается собственными опытами.

Третьим направлением развития твердосплавной промышленности является поиск универсальных конструкций стружколомающих рельефов на передней поверхности инструмента. Это направление стало актуальным с развитием автоматизированных производств и с открытием российского рынка твердых сплавов для инофирм. Подтверждением является шведский концерн Сандвик Коромант, который поставляет на наш рынок режущие вставки с новой геометрией (стружколомающими рельефами) ТМ, ТF, TR  «для обработки всех видов сталей» в условиях чистовой, получистовой и черновой обработки. Эти режущие вставки (с их слов) позволяют заменить  2030 типов ранее выпускаемых этим концерном вставок.

Режущие вставки с универсальными стружколомающими элементами группы ТМ выпускают немецкая фирма Крупп Видиа, австрийская Метал Век Планзее, японская Митсубиси Метал Корп. и многие другие. Стружколомающие рельефы режущих вставок этих фирм имеют двухкоординатные сложные криволинейные плоскости (сложнопрофильные), обеспечивающих необходимую деформацию стружки при продольном и поперечном точении. Возможности производства таких    поверхностей подчеркивают совершенство технологии автоматизированного производства электродов для изготовления пуансонов пресс-форм.

В мире твердосплавной промышленности сложилось правило стандартизации только форм и размеров режущих вставок, обеспечивающих их установку в инструментальные системы (резцовые державки, фрезы и т. п.). Геометрия и рельеф передней поверхности патентуются и являются собственностью фирмы- производителя. Поэтому Вы не найдете двух фирм, выпускающих одинаковый твердосплавный инструмент.  К тому же, каждая фирма имеет свой круг заказчиков, и выпускаемый инструмент рассчитан на их условия эксплуатации. Постоянное совершенство продукции  – гарантия того, что заказчики не перейдут к конкурентам.

А теперь попробуем найти причины, почему российский рынок твердосплавного инструмента существует не для отечественного производителя. Этот вопрос имеет свою историю. Бурный рост промышленности в послевоенный период требовал такого же роста выпуска инструментов, и для этого были построены новые твердосплавные заводы. У администрации этих заводов не хватило «чести и совести» бороться со своими внутренними недостатками, и с их помощью был создан искусственный дефицит твердых сплавов в стране. Свой план они выполняли за счет выпуска крайне некачественной продукции, но в большом количестве, спекулируя на том, что потребитель у себя на производстве не может проверить качество и выставить претензии. Низкая стойкость – это, с одной стороны, низкая трудоемкость изготовления, и повышенный расход инструмента – с другой. Так что высокое качество и научные достижения были невыгодны заводам твердых сплавов. Сравнивая качество отечественных твердых сплавов в 80-х годах и совершенство конструкции СМП с продукцией таких фирм, как Сандвик Коромант, Планзее и др. , уже тогда ощущалось отставание лет на 20.

«Смутное время» 90-х годов, включая «перестройку» Горбачева, характерно замораживанием в развитии всех отраслей промышленности, включая оборонную. Этот период можно вычеркнуть из истории развития страны. Западные фирмы продолжали свое развитие.

Начало ХХI века для России – это погашение долгов, развитие рыночных отношений в торговле зарубежным товаром, попытка создания рыночных отношений в машиностроении (оборонном) и в опустевшем сельском хозяйстве. Тут как-то обратился в Администрацию Президента с предложением о создании Концерна по разработке и выпуску специнструмента для оборонной промышленности. Предложение переслали на «изучение» в два Министерства, которые разными словами, но в одном смысле ответили, что твердосплавный инструмент – это проблемы частных предприятий.

Сегодня убежден, что объединение твердосплавной промышленности России в Концерн (как в свое время сделали Германия, Австрия и США ) – это единственный путь «устоять на ногах». Концерну под силу научные разработки и централизованное производство субмикронных твердых сплавов высокого качества для заводов, входящих в него, научные работы и реализация новых составов связок карбидов, создание единого центра по изготовлению сложнопрофильных пресс-форм и т. д.

В народе понятие «твердый сплав» ассоциируется с характеристикой дружного целеустремленного трудового коллектива, неспособного на предательство. Очень хочется верить, что такие коллективы не перевелись на Руси.

Плесков В. Г.
Н.  Новгород



Понравилась статья? Поделитесь: