Запасные части для коммунальной и дорожно-строительной техники

Воспоминания

2005. Вейник В.А., Серебро В.С., "Вклад А.И. Вейника в развитие технологии литья".


Вклад А.И. Вейника в развитие технологии литья.

Вейник В.А. (Москва), Серебро В.С. (Нью-Йорк).

В сб. Материалы 4-й Всеукраинской научной конференции "Актуальные вопросы
истории техники", Киев: Полиграфическое предприятие "ЭКМО", 2005, стр.40-43.


        Альберт Иозефович Вейник (1919-1996) – теплофизик, доктор технических наук с 1953 г., профессор с 1955 г., член-корреспондент АН БССР с 1956 г.
        Научная деятельность Альберта Иозефовича охватывала целый ряд научных направлений. Основными были тепловая теория литья, теплофизика, техническая термодинамика и термодинамика необратимых процессов.
        При разработке тепловой теории литья А.И. Вейник опирался на анализ физического существа термических явлений в системе отливка – литейная форма – окружающая среда. При этом учитывались влияние на процесс формирования отливок их конфигурация, температура заливки металла в форму, интервал температуры затвердевания сплава, размер, начальная температура и физические константы материала литейной формы и ее покрытия. Кроме того, А.И. Вейник впервые обратил внимание и исследовал влияние на тепловые условия литья газового зазора, образующегося между охлаждающейся отливкой и формой. Ему же принадлежит первая попытка определения величины зазора расчетным путем.
        При создании тепловой теории литья А.И. Вейник широко использовал новый приближенный метод решения задач теплопроводности – метод исключения переменных. Известный теплофизик Т. Гудмен включил «метод Вейника» в фундаментальный обзор интегральных методов в нелинейных задачах нестационарного теплообмена. Простота метода Вейника способствует, несомненно, более глубокому пониманию особенностей теплообмена в системе отливка – форма – окружающая среда и широкому внедрению в литейную практику инженерно-технических расчетов.
        Разработку расчетного аппарата Альберт Иозефович сочетал с многочисленными экспериментальными исследованиями температурных полей отливок и литейных форм. Ему принадлежат оригинальные методики и найденные с их помощью теплофизические свойства материалов литейных форм и их теплозащитных покрытий. Без этих данных использование расчетного аппарата было бы невозможным. Все перечисленные результаты были опубликованы А.И. Вейником в его первой монографии «Тепловые основы теории литья», изданной в 1953 г.
        В ней и многочисленных следующих публикациях А.И. Вейник рассмотрел на основе строгих теоретических представлений практически всё многообразие тепловых явлений при формировании различных отливок, в том числе  отливок сложной конфигурации. Для частных условий литья он нашел необходимые расчетные методы, которые могут быть использованы инженерно-техническими работниками заводов в их практической деятельности – при прогнозировании качества отливок и выборе оптимальных параметров технологического процесса по заданным свойствам изделия, а также при создании и освоении новых высокопроизводительных методов литья.
        Исходя из первенствующей роли тепловых явлений и на основе развитой теории фильтрации жидкой фазы сквозь сетку кристаллов, Альберт Иозефович осуществил углубленный анализ механизма усадочных явлений при затвердевании отливок. Эти исследования не имеют аналогов в русскоязычной и в иностранной литературе. Их роль в борьбе с такими распространенными дефектами отливок как усадочные раковины и пористость трудно переоценить.
        С именем А.И. Вейника связана разработка и внедрение в производство методов литья в самые разнообразные металлические формы – кокили из нормализованных элементов, иголок и металлокерамики, тонкостенные и многослойные (в том числе изложницы), облицованные и анодированные алюминиевые, а также кристаллизаторы неподвижные и вращающиеся, пресс-формы сборные и специально упрочненные покрытием и т.д. Он придерживался следующей точки зрения: в совокупности металлические формы значительно превосходят по своим возможностям песчано-глинистые, поэтому их использование должно способствовать постепенному изгнанию из литейного производства земли и улучшению условий труда литейщиков.
        Параллельно с сугубо теплофизическими задачами А.И. Вейник изучал такие вопросы, как математическое планирование эксперимента и оптимизация технологического процесса литья, методы расчетов оптимальных параметров технологии с применением ЭВМ, числовые методы оценки качества продукта и эффективности производства и др.
        А.И. Вейник внес значительный вклад в развитие теории и технологии специальных способов литья. Он рассматривал их как наиболее перспективные и прогрессивные методы изготовления заготовок и деталей разнообразных машин и механизмов. Им подробно описаны и исследованы такие способы как литье в кокиль, под давлением, вакуумным всасыванием, центробежное, намораживанием, включая непрерывное. В частности, его работы по совмещению кокильного литья с последующей горячей штамповкой заготовок предвосхитили зарубежную разработку процесса Autoforge (ряд таких установок работает на КамАЗе и других отечественных предприятиях).
        Анализируя проблемы литья под давлением, он указывал, что поскольку весьма важным звеном в цепи факторов, влияющих на процесс формирования отливки, является его тепловой режим, то выбор всех остальных факторов  гидродинамических, конструктивных и т.д.  должен подчиняться идее создания наиболее благоприятного теплового режима.
        Теории и практике процессов литья Альберт Иозефович посвятил, кроме упомянутой выше книги «Тепловые основы теории литья», целый ряд монографий. В их числе такие известные, как «Испытания кокильных красок на теплопроводность» (1956), «Теория особых видов литья» (1958) (издана в США, 1962 г.), «Теплообмен между слитком и изложницей» (1959), «Теория затвердевания отливки» (1960), «Расчет отливки» (1964), «Термодинамика литейной формы» (1968) (издана в Англии, 1968 г.), «Кокиль» (1972), «Литье в кокиль» (1980) (издана в Японии, 1982 г.), а также многочисленные статьи.
        По поводу монографий А.И. Вейника в редакционной статье журнала Machinery (v. 99, 1501, 1961) сказано: «...Нигде не приведено более фундаментальной работы по гидродинамике металла, чем в СССР, и д-р Вейник известен особенно своими исследованиями в термодинамике на границе металл – прессформа и в отношении влияния покрытия форм (красок) в кокильном литье... его настойчивое утверждение важности последних поистине справедливо и простота решений просто классическая».
        Профессор В. Кондик опубликовал в журнале Metallurgical Abstracts (v. 29, 926, 1962) обширную рецензию на три книги А.И. Вейника: «Эти и подобные мысли неизбежны, когда читаешь работы Вейника... Преобладающим впечатлением после чтения этих книг является то, что русские, по-видимому, ясно представляют себе, почему они рассматривают определенные литейные проблемы на основе фундаментальных наук, а именно, чтобы применить результаты, полученные теоретически, к решению практических проблем. Русским не свойственна беспочвенная фантастика в литейной науке. Качество трех рецензируемых книг так же, как и достижения русских в литейном производстве в течение последних 20 лет, свидетельствует о том, что их позиция в литейной науке является правильной».
        Оценивая значение монографии А.И. Вейника «Расчёт отливки» (1964), профессор Х. Бартон в предисловии к ее английскому переводу (1968) написал: «Профессор Вейник и его сотрудники в Минске сделали, возможно, больше, чем любая другая группа, чтобы утвердить практическую уместность фундаментальной термодинамики в литье, и в настоящей работе основные математические положения не только представлены в простой форме, но и иллюстрированы большим количеством примеров из современной практики советского литья... Профессор Вейник до этого был известен на Западе своими анализами термодинамики литья под давлением, и большая широта и степень его понимания процессов литья в целом, так же как и его личный вклад в развитие этих процессов, возможно не полностью оценены. Следует надеяться, что английское издание «Термодинамики для литейщика» окажет некоторое влияние на исправление этого».
        Физический механизм формирования отливки отличается исключительной сложностью, так как объединяет в себе большое число весьма разнородных явлений – термических, химических, фазовых, диффузионных, фильтрационных, гидродинамических, механических, упругих, пластических, поверхностных, капиллярных, электрических, магнитных и т.д. Это крайне затрудняет создание обобщающей теории с учетом их взаимного влияния.
        В течение многих лет А.И. Вейник разрабатывал аппарат термодинамики необратимых (реальных) процессов, охватывающей явления различной природы, с учетом их взаимосвязи и взаимного влияния. Благодаря этому появилась возможность на новой основе исследовать процесс формирования отливки. При этом прежние результаты сохранили свою силу: они вытекают из более общей теории как частный случай. Новая теория была опубликована в монографии «Термодинамика» (1961) и позволила исследовать любые реальные системы и процессы – равновесные и неравновесные, стационарные и нестационарные. В 1964 г. эта монография переведена на английский язык и издана в США и Израиле.
        О следующей монографии А.И. Вейника «Термодинамика необратимых процессов» (1966), переведенной в 1969 г. на японский язык, профессор Манабу Сено (Токийский университет) в послесловии написал: «Термодинамика А.И. Вейника стремится повысить практическое значение теории. Чтобы рассмотреть сложные реальные явления, сколь угодно отклоняющиеся от состояния равновесия, А.И. Вейник упорядочил теорию термодинамики и ввел много новых общих понятий и концепций, и получил очень много хороших выводов. Эти концепции и выводы, как нам кажется, надо в дальнейшем развивать, но основные позиции автора правильны и прогрессивны... Книга А.И. Вейника является образцом тесной связи теории и практики. В ней систематически излагаются свойства различных реальных явлений в их взаимной связи. Теория А.И. Вейника отличается от всех известных теорий и содержит нюансы, которых до сих пор не было. В этом смысле, мне кажется, необходимо опять подчеркнуть значение этой книги для науки...».
В достаточно полном и законченном виде теория А.И. Вейника была опубликована в 1968 году в монографии «Термодинамика» (3-е издание).
        Полный перечень трудов А.И. Вейника представлен на сайте www.veinik.ru.
11 сентября 2005 года.

Справка:

Вейник Виктор Альбертович (1945 г.р.), кандидат технических наук (1973). Окончил Московский авиационный технологический институт (1967), специалист в области сварки, металловедения, металлургии, прикладной математики.

Серебро Владимир Семенович (1932 г.р.), кандидат технических наук, старший научный сотрудник. Ведущий сотрудник НИИСЛа с 1961 по 1994 год. Автор теории газовых процессов в литейной форме.