Войны технологий: сварка советской брони

В предыдущих частях цикла уже шла речь о многочисленных трещинах, сопровождающих сварку корпусов и башен средних советских танков. При этом тяжелые КВ и затем ИСы были лишены этого: более пластичная броня средней твердости гораздо легче переносила избыточные напряжения при сваривании деталей. Инженеры «Броневого института» с начала 1942 года предложили комплекс мер по упрощению бронекорпусного производства и модернизации технологии сварки. Некоторые узлы вообще было решено не сваривать: к примеру, крепление задних и передних рам перевели на клёпку. Во многом это было заимствование после тщательного изучения немецких бронемашин.

Лобовые и бортовые детали танка сваривались теперь по требованию ЦНИИ-48 только аустенитовыми электродами, лучше приспособленными для трудносвариваемых сортов черного металла. В общей сложности теперь до 10% (или более) всех электродов, расходуемых на бронемашину, были аустенитовыми. Если ориентироваться на данные, приведенные в книге Никиты Мельникова «Танковая промышленность СССР в годы Великой Отечественной войны», то на один Т-34-76 расходовали порядка 400 электродов, и 55 из них были аустенитовые. Среди требований к использованию подобных электродов был запрет на их работу при повышенных режимах токах – до 320А. Превышение этого показателя грозило высоким разогревом области шва с последующей деформацией при остывании и образованием трещин.

Обратите внимание, что функции, подобные отечественному «Броневому институту», в Германии выполнял 6-й Департамент Управления вооружений сухопутных сил. Именно ему танковые заводы должны были представлять методы сварки корпусов и башен на утверждение в письменной форме. Спецы 6-го Департамента, в свою очередь, проверяли представленные материалы на соответствие временным техническим условиям сварки брони T.L.4014, T.L.4028 и T.L.4032. Данные требования были рассчитаны на сварку немецкой брони толщиной от 16 до 80 мм. Как уже говорилось в материале «Сварка танковой брони: немецкий опыт», в Германии не использовалась автоматическая сварка. Это, безусловно, серьезно тормозило скорость работы немецкой танковой отрасли, но и в Советском Союзе со сварочными автоматами были некоторые проблемы. Наряду с несомненным высоким качеством сварочного шва автоматизация сварки потребовала высококачественных присадочных материалов и строго соблюдения технологии работы. Однако это было неизбежной платой внедрение революционного метода производства, оказавшего столь значительное влиянием на качество и скорость сборки танков.

Если основная электродная и присадочная проволока оказывалась чрезмерно загрязнена серой, углеродом и фосфором (либо, наоборот, в ней недоставало марганца или оксида марганца), это приводило к образованию трещин непосредственно в сварочном шве. Важно было тщательно подготовить свариваемые изделия под флюс. Требования были жесткие: детали должны быть правильных размеров, без нарушений допусков. В ином случае для сваривания деталь на стапеле приходились «натягивать», тем самым создавая серьезные внутренние напряжения. Да и простое несоблюдение силы и напряжение сварочного тока приводило к дефективности швов: пористости, ноздреватости и непроварам. Учитывая низкий уровень квалификации рабочих, допускаемых до сварочных автоматов, в возможность брака такого рода верится легко. Все высококвалифицированные сварщики были заняты в ручной сварке и не могли влиять на качество сварки "машин Патона". Хотя их привлекали для исправления дефектов сварочных автоматов.

Резкий рост производительность танковых заводов привел к 1943 году к одной неожиданной проблеме. Оказалось, что остальное производство не всегда успевало за танкостроением. Станки работали на износ, порой отсутствовали амперметры для контроля силы тока на автоматах, недоставало качественных сварочных электродов. Все это вызывало периодические «всплески» трещинообразования среди серийных Т-34. Гасить эти волны брака приходилось оперативными силами заводских технологов и инженеров из ЦНИИ-48.

Изменили и технологию соединений деталей корпуса танка Т-34. Первоначально все соединения, кроме сопряжения ВЛД и НЛД, были как по чертежам выполнены в четверть. Но вскоре после начала войны их поменяли на шиповое, но и оно себя не оправдало – слишком много появилось трещин в местах вырезания швов. Шиповое соединение для высокотвердой брони было не совсем уместно также по причине сильных местных усадочных напряжений после сварки. Что было хорошо пластичной немецкой броне, для отечественных Т-34 не подходило. Только в 1943 году на «танке победы» появились окончательные варианты сочленения, удовлетворившие специалистов ЦНИИ-48 – внахлестку и впритык.

Проще всего процессы оптимизации сварочных работ прошли корпуса тяжелых советских танков. Соединение бронеплит в четверть на КВ оставили без изменений, но вот внутренние усилительные угольники заменили внутренними угловыми швами. Уже в самый разгар войны для тяжелых танков были выбраны (снарядными обстрелами прежде всего) наиболее оптимальные конфигурации сопряжения бронеплит. Если угол соединения был близок к 90 градусам, то лучше было использовать метод «в шип» или в четверть, а во всех остальных вариантах – враспор или в зуб. По итогам этих исследований в ЦНИИ-48 родилась своеобразная форма верхней части носового узла танка ИС-2, когда при толщине 100-110 мм броня обеспечивала всеракурсную защиту от снарядов 88-105 мм. Сопряжение деталей в этой прочной конструкции было простым, враспор.