Ссылка на полный текст: Емельянов Б. М. Снежинск — моя судьба. — 2017 / Просмотр издания // Электронная библиотека /// История Росатома
Навигация:
Жёсткие требования к обеспечению секретности
Изготовление деталей из взрывчатых материалов
Переход от литьевого метода к использованию термопластичной взрывчатки
Использование прессов для изготовления крупных полусфер из гидрида лития
Изучение режимов резания гидрида лития
Технология прессования полусферических тонкостенных деталей из гидрида лития
Решение проблемы волосовидных трещин в тонкостенных брикетах из гидрида лития: пресс-форма с упругим вкладышем
Внедрение технологии прессования полиэтилена при низких давлениях
Научно-исследовательский институт № 1011 начал создаваться в 1955 году, через год стал строиться жилой поселок № 2, вслед за ним и город, но намеченную только на бумаге разделительную линию на Синаре можно было свободно пересекать до начала 1959 года. В зимнее время этим и пользовались первые жители, посещавшие Воздвиженку для каких-либо покупок, доставляемых оттуда на санках. Для проживающих на территории зоны действовали специальные пропуска для всех работающих и временные пропуска для членов их семей. Выезд за зону разрешался только по служебной необходимости, на санаторно-курортное лечение и при исключительных обстоятельствах: смерть или тяжёлая болезнь близкого родственника, а также на свадьбу к детям, но в каждом таком случае надо было получить разрешение в режимной службе.
В 1962 году был установлен новый порядок выезда жителей города за пределы зоны: свободный выезд или выход с 6 утра до 7 часов вечера. При этом все выехавшие обязаны были вернуться в город в тот же день: с апреля по октябрь - до 23 часов, с ноября по март - до 21 часа. Тех, кто несвоевременно возвратился, пропускали через КПП с изъятием у них пропусков. Только выезд в командировки и отпуска разрешался круглосуточно. Ограничения по времени возврата вызывали у людей постоянные нарекания и в дальнейшем были отменены.
Весьма жесткими были и требования к обеспечению секретности. Не только те, кто не работал в НИИ-1011, но и большинство его сотрудников не знали определённо, какую конечную задачу выполняет основное предприятие. Каждое подразделение занималось своим направлением, а что делают в соседнем отделе и даже в группе, чаще всего знали только руководители. Это я понял, конечно, не сразу, поскольку, работая в городской среде, не соприкасался с тем, ради чего был создан объект.
Инициатором моего перевода на производство стал главный инженер завода № 2 предприятия Юрий Петрович Захаров.
Работу на заводе я начал инженером-технологом в цехе № 201, где изготавливались детали из взрывчатых материалов (ВМ), о предназначении которых я не имел тогда никакого представления. В цехе производилась подготовка продукта, прессование и доводка до нужных размеров изделий путем обработки базовых поверхностей специальными инструментами из бериллиевой бронзы БрБ2. Обработка велась вначале вручную - так называемыми «шарошками», позднее - на специальных сферотокарных станках. Никакой другой материал для этого не применялся, так как бронза в случае встречи с каким-либо металлическим включением в обрабатываемой заготовке не «высекала» опасной для взрывчатки искры.
В соответствии с особенностями производства здание цеха было разделено на несколько отделений, оснашённых бронированными дверями. Все цеха и лаборатории располагались в девственном лесу на значительном расстоянии друг от друга. Предусматривались и другие меры безопасности: на территорию завода запрещалось проносить спички, папиросы и пищу, входящих на завод - в том числе и женщин - обязательно обыскивали. Необычная процедура несколько угнетала, но пришлось к этому привыкать.
Моя работа началась с изучения необычного станка, полученного из Арзамаса-16. Его предполагалось использовать для обработки сферических поверхностей крупных деталей из ВМ, называемых «основаниями». Со взрывчаткой я встретился впервые и поэтому должен был через какое-то время сдать специальный зачёт на допуск к работе с таким материалом. Упомянутый станок сконструировали специалисты из Арзамаса-16 Зюзяев и Белкин, поэтому он обозначался первыми буквами их фамилий - «ЗиБ-1». Особенность его состояла в том, что почти все его детали были сделаны из цветных металлов. Это, как считалось, давало полную гарантию безопасности обработки на нём ВМ. Документации на станок почему-то не было, поэтому его освоение представляло серьёзные трудности. Ещё до моего прихода в цех станок этот изучал слесарь участка механической обработки Ю.В. Шевченко. Юлий Васильевич оказался не только прекрасным специалистом, но и замечательным человеком.
Через пару месяцев заводское руководство решило временно отказаться от использования «цветного монстра», и я переключился на изучение обработки оснований на «обычных» сферотокарных станках. Ничего особенно интересного в этой работе я не находил. Технология, инструменты и специфика обработки повторяли то, что было на аналогичном заводе в Арзамасе-16: изменять что-либо не предполагалось.
Я продолжал углублять свои познания не только в обработке деталей из ВМ, но и по собственной инициативе - в технологии прессования. Несколько позднее мне стало известно, что в первые годы после создания завода детали изготавливались литьевым методом, но затем появилась более мощная термопластичная взрывчатка, и цех был оснащен гидравлическими прессами различной мощности: в период моей работы литьевая технология применялась лишь изредка. Самым габаритным был пресс с усилием прессования в 5000 тонн, изготовленный по техническому заданию, разработанному на заводе. Каждый из прессов, как и станки, располагался в отдельной кабине с бронированными дверями, при этом технология и режимы прессования практически не отличались от принятых в Арзамасе-16 (КБ-11). В этом мне довелось убедиться и во время ознакомления с аналогичным производством в КБ-11, где я побывал позднее в командировке вместе с технологом Алевтиной Михайловной Бродягиной.
Я узнал, что здание № 215, в котором размещался 204-й цех, построенное в 1961 году, уже через год было оснащено всем необходимым оборудованием. Здесь изготавливалась совершенно иная продукция - прежде всего, полусферические брикеты из гидрида лития и полиэтиленовые заготовки. В цехе размещались отделение подготовки продукта, прессовый зал, механический и сборочный участки. Особенностью цеха было наличие довольно мощной станции сухого воздуха, который подавался в кабины обработки брикетов и в помещение их окраски и оклейки (сборки): работы с ними необходимо было производить при относительной влажности воздуха не более 5%. Самым большим по площади был зал, в котором располагалось три гидравлических пресса усилием от 1 до 10 тысяч тонн, шахтные электропечи и экструдер для подготовки к прессованию расплава полиэтилена.
Всё прессовое хозяйство находилось под неусыпной опекой прекрасного знатока этого непростого оборудования и необычайно энергичного Юрия Николаевича Угольникова. Особенно впечатляла махина 10-тысячетонного пресса, спроектированного для изготовления крупных полусфер из гидрида лития, надобность в которых вскоре, однако, отпала в связи с переориентацией на более компактные заряды (об этом мне стало известно позднее). Года через полтора я узнал, что еще более внушительный пресс имеется на серийном предприятии в Свердловске-45 (ныне город Лесной).
Стараясь освоить основные операции, производимые на прессовом участке, главное внимание я уделял вначале обработке брикетов из гидрида лития. В январе 1965 года, вместе с помогавшим мне технологом Борисом Григорьевичем Казаковым, удалось провести обширное исследование процесса токарной обработки брикетов в целях определения наиболее оптимальных режимов резания. Для этого мы использовали твёрдосплавные резцы с тонкими термопарами, головки которых через сделанные в технологическом секторе предприятия электроискровым методом отверстия подводились максимально близко к главной режущей кромке. Температуры в зоне резания фиксировалась с помощью подключенного к термопаре электро-потенциометра.
Работали мы с Борисом Григорьевичем в суховоздушных кабинах, доводя скорости резания до таких величин, что в окружающем нас пространстве порой возникали всполохи от воспламеняемого то тут, то там запыленного воздуха. Несмотря на максимальные меры предосторожности и применяемые нами респираторы, гарантии полной защиты наших дыхательных путей не было. Вспоминается всё это с некоторым чувством содрогания, но зато мы достигли главного: режимы резания гидрида лития впервые в отрасли изучались в максимально возможном диапазоне, в результате чего были точно установлены условия безопасной обработки этого «хитрого» материала. Вскоре я оформил два отчёта о проведённой работе, которые были направлены и на другие опытные заводы отрасли.
Наиболее значимым достижением стала разработанная мною в 1967 году технология прессования полусферических тонкостенных деталей из гидрида лития, позволяющая изготавливать их с минимальной разноплотностью. Чтобы решить эту задачу, нужно было сначала рассчитать предпочтительную выставку пуансона и гильзы пресс-формы в зависимости от толщины стенки брикета чисто теоретически, а уже затем вносить неизбежные для сыпучего продукта поправки. Это требовало большого объёма расчётов, которые вначале я делал на ручном арифмометре, затрачивая очень много времени, но потом мне здорово помог Володя Легоньков, использовавший для этого ЭВМ М-220 математического сектора, где он работал начальником отдела программирования.
После обработки полученных данных удалось вывести простую формулу для наиболее оптимальной сборки пресс-формы. В результате, характерные для таких брикетов волосовидные трещины в самой проблемной, примыкающей к торцу зоне, стали появляться значительно реже, что указывало на достижение более равномерной по объёму брикета плотности.
Как оказалось, трещины в тонкостенных брикетах были серьёзной проблемой и на серийном предприятии в Свердловске-45. Дело дошло там однажды до ультиматума: представитель военной приёмки предупредил, что если не будет найдено решение, брикеты не будут приниматься как пригодные к использованию. Возникшую проблему удалось решить старшему технологу ОГТ В.Н. Крынскому. Об этом я узнал во время своей второй командировки на это предприятие.
Владимир Николаевич рассказал, что ему пришлось изрядно поломать голову, пока не родилась счастливая мысль сделать матрицу пресс-формы из двух частей - стационарной и упругого вкладыша в неё, формующего наружную поверхность брикета. Верхняя наружная часть вкладыша, примыкающая к торцу стационарной матрицы, была выполнена из инструментальной стали в виде конуса с углом больше угла трения. Требуемые геометрия и размеры брикета должны были обеспечиваться при плотно задавленном в матрице вкладыше. При распрессовке, т.е. снятии усилия прессования, упругая конусная часть вкладыша мгновенно раскрывалась, и брикет, освобождённый от напряжения, свободно извлекался.
Идея была блестящей, но когда её автор сообщил о ней начальнику цеха, тот с ходу её отверг, считая, что у них появятся лишь новые трудности, а толку никакого не будет. Тогда Крынский пошёл на риск. Он подобрал подходящие заготовки, договорился с одним из токарей, сделавшим нужные детали, и в одну из ночных смен опробовал новую пресс-форму. Брикет получился без единой трещинки! Начальник цеха, приглашённый посмотреть на этот брикет, понял, что был не прав. Новая конструкция пресс-формы для тонких полусфер позволила, по существу, снять замечания военного представительства.
Об удивительной новинке я рассказал после возвращения из командировки начальнику конструкторской группы ОГТ Ю.Г. Климову, который сразу всё понял, и занялся проектированием аналогичной пресс-формы. В сочетании с рассчитанной мною правильной выставкой пуансона и гильзы это позволило надёжно обеспечивать требуемое качество «капризных» изделий. Много лет спустя я узнал, что в 1969 году «за разработку и внедрение технологии изготовления брикетов в размер из различных изотопных литийсодержащих составов» В.Н. Крынский в составе группы из трёх специалистов был удостоен Государственной премии СССР. Разработанная им пресс-форма с упругим вкладышем наверняка сыграла в этом решающую роль.
... приходилось заниматься некоторыми вопросами изготовления деталей из полиэтилена и боропласта. К числу удачных новшеств я отношу внедрение технологии прессования полиэтилена при низких давлениях, в перспективность которой вначале почти никто не верил. Вообще, ставший давно уже привычным полиэтилен, как оказалось, был не таким уж и простым материалом. В этом пришлось убедиться благодаря произошедшему однажды совершенно неожиданному случаю. В одну из вторых смен, при прессовании полиэтиленовой заготовки в режиме автоматического поддавливания произошёл внезапный разрыв пресс-формы. К счастью, от отлетевших на несколько метров металлических фрагментов никто не пострадал. Это было абсолютно неожидаемое происшествие! Понятно было только одно: автоматика пресса дала в какой-то момент сбой, и давление продолжало нарастать, достигнув такой величины, что пресс-форма не выдержала чрезмерного напряжения. Нам казалось, что она при этом должна была просто развалиться на части, но её куски разлетелись в стороны!
Ни я, ни Цепилевский не могли объяснить происшедшего. Спустя несколько дней это сделал Олег Владимирович Ершов. Изучив всё, что можно было найти в публикациях о свойствах полиэтилена, он пришёл к выводу, что разорвала пресс-форму внутренняя энергия, накопленная в полиэтиленовой заготовке в процессе её обжатия. «Если бы сдавливалась вода, - объяснял Ершов, то ничего подобного не произошло бы, поскольку она, как известно, не сжимается - в таком случае пресс-форма просто бы треснула, а полиэтилен способен сжиматься и, тем самым, накапливать значительную энергию - особенно, когда это происходит в замкнутом пространстве». Не все разделяли его точку зрения, но мне это объяснение сразу показалось безупречным.
Особенно запомнилась его идея гидростатического прессования полусферических оснований из взрывчатых материалов, которая позволяла бы добиваться их предельной равноплотности по всему объёму. К реализации этой задумки он подошел весьма основательно, поэтому ему удалось не только спроектировать, но и изготовить необходимое для этого оборудование. Обжатие разогретой взрывчатки происходило на стальной пуансон (который формировал внутреннюю сферическую поверхность изделия) через эластичную оболочку, сжимавшую взрывчатую массу под давлением воды в смеси с глицерином. На этой технологии он первым в истории завода защитил кандидатскую диссертацию.
Позднее был изготовлен более мощный гидростат для объёмного прессования, однако попытки Олега Владимировича предложить опробованный им способ для серийного производства поддержки не получили, т.к. используемая там технология, будучи более производительной, позволяла изготавливать основания без последующей доработки с допустимой разноплотностью.