Ukroćivanje oklopa
Jedan od glavnih problema u proizvodnji trupova i kupola srednjih tenkova T-34 bilo je pucanje u zavarenim dijelovima. Sve je u visokoj tvrdoći 8C oklopa, kada se uz zavareni šav stvaraju male pukotine ili mikropukotine. Prisutnost zaostalih naprezanja nakon zavarivanja prvi put nakon proizvodnje oklopnog vozila nije se dala osjetiti, ali je s vremenom izašla s pukotinama dugim do 500 mm. Sve je to, naravno, smanjilo otpornost oklopa oklopa tenka. Za rješavanje ovog problema, odmah nakon organizacije proizvodnje evakuiranih poduzeća, u drugoj polovici 1942. godine, privučeni su stručnjaci iz Oklopnog instituta (TsNII-48) i Instituta za električno zavarivanje Akademije znanosti SSSR-a. Istraživanje je provedeno u dva poduzeća: Uralskom tenkovskom postrojenju br. 183 u Nižnjem Tagilu i Uralskom pogonu teškog inženjeringa u Sverdlovsku. Ukupno su od srpnja do listopada metalurzi i znanstvenici materijala istraživali nastanak pukotina tijekom zavarivanja oko 9 500 oklopnih dijelova. Svrha istraživanja bila je pronaći najoptimalniji kemijski sastav oklopa 8C. Pokazalo se da je najvažnija komponenta oklopa u ovoj situaciji ugljik. Ako je njegov sadržaj u oklopu bio veći od 0,25%, tvrdoća stvrdnute zone u području zavarenog šava naglo se povećala, što je neizbježno dovelo do pucanja.
No, nije bilo lako osigurati tako nizak sadržaj ugljika u oklopnom čeliku u mirnodopsko doba, a u ratno vrijeme to se činilo uopće nemogućim. Male "kozmetičke" promjene u ciklusu zavarivanja korištenjem austenitnih elektroda, viševaljnim sustavom za nanošenje šavova i niskim temperiranjem sklopova nakon zavarivanja omogućile su podizanje gornje granice sadržaja ugljika samo na 0,28%. Usput, u njemačkoj tenkovskoj industriji nisu ni čuli za tako ozbiljne zahtjeve za oklop tenkova - u prosjeku je udio ugljika bio u rasponu od 0,4-0,5%. Rješenje problema pojave pukotina u području zavarivanja bilo je zagrijavanje dijelova na 150-200 stupnjeva Celzijusa, nakon čega je uslijedilo sporo hlađenje dijelova nakon zavarivanja na 100 stupnjeva tijekom 30 minuta. U tu je svrhu Oklopni institut razvio posebne induktore koji omogućuju lokalno zagrijavanje oklopnih dijelova u zoni rezanja ili zavarivanja plinom. U Uralskom pogonu za izradu teških strojeva induktori su korišteni za zavarivanje spoja frontalnog dijela sa stranicama i krovom, kao i za izrezivanje rupa za uravnoteženje u otvrdnutim bočnim dijelovima spremnika. Tako je riješen problem pucanja pri zavarivanju srednje-ugljičnih oklopnih čelika. S vremenom se praksa tvornice u Sverdlovsku proširila i na druge tvornice tenkova.
Strojevi za zavarivanje
U srpnju 1941. po nalogu Vijeća narodnih komesara Institut za električno zavarivanje Akademije znanosti SSSR -a evakuiran je u Nižnji Tagil. Zato je na Uralvagonzavodu prvi put uvedeno automatsko lučno zavarivanje trupova tankova. Naravno, ta je tehnologija bila poznata i ranije, ali grupa akademika Jevgenija Oskaroviča Patona sa zaposlenicima TsNII-48 uspjela ju je prilagoditi za zavarivanje oklopnih čelika. Jedan od izvanrednih znanstvenika koji je pridonio razvoju oklopnog zavarivanja bio je Vladimir Ivanovič Djatlov. Zajedno sa zaposlenicima tvornice Harkov Comintern riješio je problem pucanja oklopa tijekom zavarivanja uvođenjem niskougljične žice u zavarivački bazen (više o tome u nastavku). Godine 1942., znanstvenik, prvi u svijetu, otkrio je fenomen samoregulacije lučnih procesa potrošnom elektrodom, što je omogućilo značajno pojednostavljenje dizajna mehanizama uvlačenja strojeva za zavarivanje. Također, zbog toga je bilo moguće stvoriti relativno jednostavne jednomotorne glave za zavarivanje, pouzdanije i jeftinije. Bez Dyatlova ne bi bilo moguće stvoriti učinkovite flukseve na temelju troske visokih peći na drveni ugljen u metalurškom pogonu Ashinskiy, koje su nazvane "fluks šljake ŠA". Od listopada 1943. znanstvenik je bio na čelu laboratorija zavarivačkog Uralvagonzavoda i na tom je mjestu ostao do 1944. godine, sve dok nije premješten u Središnji istraživački institut za tehnologije brodogradnje.
No, natrag na legendarni T-34, koji nikada ne bi postao tako masivan tenk, da nije bilo automatskog zavarivanja njegovih oklopljenih trupova (tornjeva) u tvornicama br. 183 i UZTM. Korištenje automatskih strojeva za zavarivanje omogućilo je smanjenje vremena zavarivanja za 3-6,5 puta. Istodobno je za svaki korpus tenkova upotrijebljeno najmanje 40 linearnih metara šavova za zavarivanje.
Osim u T-34, u oklopnom trupu br. 200 u Čeljabinsku korišteno je zavarivanje akademika Patona. Uz njegovu pomoć, kuhano je dno trupa spremnika KV, što je ukupno iznosilo oko 15 tekućih metara šava po vozilu. Važno je da je automatizacija zavarivanja oklopa omogućila privlačenje niskokvalificiranih radnika u proizvodnju - majstora zavarivača tijekom cijelog rata kronično je nedostajalo. Od srpnja 1942. u Nižnjem Tagilu djeluje jedinstveni spremnik transportera na kojem je radilo 19 automatskih jedinica za zavarivanje pod lukom. Procijenite opseg inovacije-ovo je oslobodilo 280 visokokvalitetnih zavarivača za druge poslove, zamijenivši ih s 57 niskokvalificiranih radnika. Sam akademik Jevgenij Oskarovič Paton u dopisu upućenom sekretaru odjela tenkovske industrije Sverdlovskog regionalnog odbora Svesavezne komunističke partije boljševika u ožujku 1942. govorio je o učinkovitosti uvođenja automatskog zavarivanja (citat iz N. Melnikov knjiga "Tenkovska industrija SSSR -a tijekom Velikog Domovinskog rata"):
"Zbog velike produktivnosti brzog automatskog zavarivanja ispod slojeva fluksa, vrijeme zavarivanja tijela bit će značajno smanjeno, a potrošnja radne snage, električne energije i žice za elektrode će se smanjiti."
Usporedba vremena provedenog na ručnom i automatiziranom zavarivanju nalazi se u arhivi izložbenog kompleksa OAO NPK Uralvagonzavod. Prema njihovim riječima, zavarivaču je potrebno nešto više od pet sati da zavari, na primjer, dio naramenice T-34, a automatsko zavarivanje to može učiniti za samo 40 minuta. Donji spojevi zavareni su ručno za tri sata, au automatskom načinu rada - za jedan sat.
Borite se za šav
Ne može se reći da su se automatski strojevi za zavarivanje iznenada pojavili u montažnim pogonima sovjetske tenkovske industrije. Prvo, udio ručnog zavarivanja i dalje je bio vrlo velik u proizvodnji oklopnih proizvoda, a drugo, isprva nije sve bilo glatko sa samom tehnologijom. Zavaru nije bilo moguće dati potrebnu razinu duktilnosti - nakon hlađenja, postao je tvrd i lomljiv. To je, naravno, imalo najnegativniji učinak na otpor oklopa projektila. Nakon analize razloga, pokazalo se da se radi samo o prekoračenju dubine prodiranja zavarenog metala, miješanju žičanog metala s osnovnim metalom i značajnom legiranju metala zavara. Skupine iz TsNII-48 pod vodstvom I. F. Sribnyja i iz Instituta za zavarivanje, na čelu s gore spomenutim V. I. Dyatlovom, predložile su i isprobale sljedeće metode zavarivanja "neposlušnih" oklopa 8C i 2P. Prije svega, ovo je višeprolazno zavarivanje, kada stroj povezuje dijelove za zavarivanje u nekoliko koraka. Time se osigurava slab prodor spojeva i stvaranje čvrstog i fleksibilnog šava. Jasno je da takva tehnika nije najučinkovitija u ratnim uvjetima: uostalom, višeprolazno zavarivanje zahtijeva puno vremena u usporedbi s jednoprolaznim.
Druga tehnika TsNII-48 i Instituta za zavarivanje bila je polaganje čelične žice s niskim udjelom ugljika u utor šavova kako bi se smanjilo "blijeđenje" oklopnog metala. Kao rezultat toga, šav je nakon hlađenja postao plastičniji, žica je ozbiljno smanjila temperaturu unutar utora šava, a također je udvostručila produktivnost strojeva za zavarivanje. Pokazalo se da je to najučinkovitija tehnika, koja je još dodatno poboljšana. Nova metoda zavarivanja "u dvije žice", pri kojoj je druga (punila) žica, koja nije spojena na izvor struje, dovedena u zavarenu kupelj pod kutom prema žici elektrode. Napajanje i promjer druge žice izračunati su tako da je količina metala taloženog s nje jednaka količini metala iz žice nanesene elektrode, odnosno da promjer druge žice treba biti jednak promjeru elektrode žice i njihove brzine uvlačenja trebale bi biti iste. Međutim, zbog potrebe ponovnog opremanja automatskih glava od napajanja jedne do dvije žice, uvođenje ove metode je odgođeno i zamijenjeno je metodom s umetanjem šipki. Ipak, već u lipnju-srpnju 1942. ova je metoda primijenjena u pogonu br. 183 pri zavarivanju šarže donjih ploča nosa trupa s pramčanim gredama.
Poteškoće s automatizacijom zavarivanja tenkovskih korpusa (kupola) također su bile organizacijske. Vrijedno je zapamtiti da aparati za zavarivanje nikada prije nisu bili sastavljeni u nizu, a zapravo su bili proizvodi pilot -proizvodnje Instituta za zavarivanje. To objašnjava neke sporosti u razvoju novih tehnologija u tenkovskoj industriji. Dakle, do kraja 1942. tvornice tenkova imale su samo 30 do 35 aparata za zavarivanje, što, naravno, nije bilo dovoljno. Stoga je narodni povjerenik IM Zaltsman naredbom br. 200s od 28. ožujka 1943. naredio u tvornici broj 183 da se do sredine svibnja u Uralskom pogonu teških strojogradnji dodatno instalira 7 jedinica za automatsko zavarivanje. automatskih strojeva i do 15. lipnja 5 jedinica zahtijevalo je isporuku tvornici u Čeljabinsku. Ovaj je korak bio jedan od mnogih koji je omogućio domaćoj tenkovskoj industriji da postigne planirane proizvodne ciljeve za prijeko potrebna gusjenična oklopna vozila.
