Жизнь и творчество И.М. Павлова
© Шелест Анатолий Ефимович
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова. РАН. E-mail : shelest99@mail.ru
Игорь Михайлович Павлов родился 23 июня 1900 г. в г. Сулине (ныне г. Красный Сулин Ростовской обл.). Он был третьим ребенком в семье. Его отец, Михаил Александрович Павлов, работал на Сулинском заводе заведующим доменным производством. Вскоре семья переехала в г. Екатеринос-лав (Днепропетровск), где М.А. Павлов занял долж-Игорь Михайлович ПАВЛОВ ность профессора в выс-(1900-1985) шем горном училище. В
своей книге «Воспоминания металлурга» [1] он пишет: «Я постарался уехать из Сулина до морозов, так как летом у меня родился сынишка, и я боялся везти его в Екатеринослав зимой... Мой маленький сынишка, теперешний профессор-доктор, был завернут в мех и отлично вынес переезд». Цитируемая книга увидела свет в 1943 г., когда автору исполнилось 80 лет. При чтении книги, написанной очень живым и образным языком, наибольшее впечатление производит сам автор, обладавший великолепной памятью, всесторонними инженерными знаниями и умением их рационально применять. Эти качества были унаследованы и его младшим сыном.
В 1904 г. семья Павловых переехала в Петербург, где Михаил Александрович стал профессором Политехнического института и деканом металлургического факультета.
Избрав специальность отца, известного металлурга, который позднее стал академиком и Героем Социалистического Труда, И.М. Павлов с отличием окончил Петроградский политехнический институт. Его учителями были такие выдающиеся ученые, как Е.Л. Николаи (теоретическая механика), А.Ф. Иоффе (физика), Н.С. Курнаков (физико-химический анализ), Б.Н. Меншуткин (химия), А.А. Байков (металлургия), В.А. Кистяковский (электрохимия и коррозия металлов), Ф.Ю. Левинсон-Лессинг (минералогия и петрография). Получив в 1923 г. квалификацию инженера-металлурга, И.М. Павлов сначала работал инженером литейного цеха завода «Русский дизель», а затем (до 1930 г.) мастером литейного цеха, мастером, начальником прокатных цехов завода «Красный Выборжец». С 1926 г. производственную деятельность он совмещает с преподавательской работой в Ленинградском политехническом институте, где в 1933 г. организовал и
возглавил кафедру технологии обработки цветных металлов и сплавов.
Деятельность И.М. Павлова в институте продолжалась до 1942 г., когда после первой блокадной зимы в Ленинграде он был эвакуирован на Урал, где в 19421943 гг. работал главным металлургом завода по обработке цветных металлов в г. Верхняя Салда Свердловской обл. Основное оборудование этого завода было вывезено с «Красного Выборжца». Здесь в труднейших условиях военного времени он вел большую работу по налаживанию производства продукции оборонного назначения.
Преподавательскую деятельность И.М. Павлов возобновил в 1943 г., возглавив кафедру технологии и автоматизации прокатного производства в Московском институте стали. В 1946 г. он был избран членом-корреспондентом АН СССР. С 1953 г. И.М. Павлов совмещал руководство кафедрой с заведованием лабораторией пластической деформации металлических материалов Института металлургии им. А.А.Байкова АН СССР, где и проработал до своей кончины 19 октября 1985 г.
В начале творческого пути И.М. Павлова интересовали примерно в равной мере проблемы литья и обработки давлением, о чем можно судить по публикациям в 1926-1927 гг. его первых статей: «Накопление примесей при повторных плавках», «Шихта с компонентами непостоянного состава», «К вопросам калибровки углового железа», «Прокатка, волочение и выдавливание металлов в связи с теорией образования трещин». В них отражен опыт практической работы на производстве. Автором этих глубоких по содержанию статей был по существу молодой специалист, обладавший редкой способностью к аналитическому восприятию сложных процессов.
Постепенно И.М. Павлов отходит от исследования проблем литья, с 1933 г. он полностью занят процессами обработки металлов давлением, в частности теорией прокатки. Вскоре результаты его исследований были обобщены в монографии [2].
К числу оригинальных разработок И.М. Павлова в области теории обработки металлов давлением можно отнести: новое истолкование понятия «Трение», существенно дополняющее классические представления; введение нового понятия «внеконтактная деформация» и фундаментального правила «замкнутых 5 контуров»; анализ основных соотношений в процессах формоизменения с помощью «гиперболического пара- а болоида деформации» и др.
Соотношения между высотной (И/к), продольной | (^/А) и поперечной (^/В^ деформациями в общем 5 виде определяются законом постоянства объема, а г
Рис. 1. Гипербола деформации и расположение на ней процессов, идущих по различным cхемам деформации
(А, АьАп)
при постоянстве высотной деформации связью между продольной и поперечной деформациями служит уравнение равнобокой гиперболы (рис. 1). И.М. Павлов показал, что все виды, формы и отдельные случаи деформации при условии H/h = const укладываются только на этой гиперболе в виде отдельных ее участков или точек. Он назвал ее «гиперболой деформации», на которой две точки (L2/L1 = 1 и B2/B1 = 1) соответствуют схеме сдвига (Dn), интервал между ними - схеме сжатия (Dj), а внешние по отношению к этим точкам ветви гиперболы - схеме растяжения (Dni).
Аналогичным образом И.М. Павлов определил положение различных технологических процессов обработки металлов давлением (ОМД) на гиперболе деформации. Далее анализ продольной и поперечной деформаций он дополнил введением переменной величины высотной деформации и в итоге пришел к криволинейной трехмерной поверхности, названной им «гиперболический параболоид деформации» [3].
Большое внимание в работах И.М. Павлова уделено неравномерности деформации при ОМД, поскольку он считал ее первоосновой многих важных явлений, сопровождающих процессы формоизменения. Одна из первых публикаций посвящена теории образования трещин [4]. Исследованию этой проблемы была посвящена его докторская диссертация на тему «Продольная деформация при прокатке», успешно защищенная в 1938 г. Тесная связь качества полуфа-1 брикатов с условиями деформации, в частности с ее ° неравномерностью, прослеживается во всех монографиях И.М. Павлова [2, 5-7]. Им предложена наиболее S полная классификация причин, приводящих к неравномерности деформации. | Прямое следствие неравномерности деформации
< - наличие остаточных напряжений I—III рода, которые s не только определяют качество полученного продук-
та, но и, складываясь с напряжениями, возникающими при формоизменении, могут привести к разрушениям различного вида при или после обработки, а также вызвать искажение формы тела. И.М. Павловым предложены способы расчета и экспериментального определения остаточных напряжений в теле.
В тесной связи с неравномерностью деформации находится теория «жестких концов», предложенная И.М. Павловым [4]. В соответствии с этой теорией проведен анализ условий образования трещин на деформируемом теле, способствующий пониманию сущности самих процессов обработки давлением. Было показано, что «жесткие концы» существенно влияют на геометрические, скоростные и силовые параметры в очаге деформации, разделяя процесс обработки на три стадии: начальную, стадию установившегося процесса и завершающую. «Жесткие концы» формируют граничные условия на поверхностях, ограничивающих очаг деформации. В дальнейшем И.М. Павлов предложил использовать наряду с «жесткими концами» новое понятие - «внеконтактная область деформации» [7, 8].
Наибольший вклад внес И.М. Павлов в теорию процесса прокатки. В качестве значимых разработок можно отметить следующие: определение соотношений для характеристических углов с учетом неравномерности сил трения и трехмерной геометрией очага деформации; теория жестких концов; первая научная классификация процессов прокатки с анализом типовых случаев, в частности процесса асимметричной прокатки и др.
Характеристические углы (угол касания а, угол трения р и критический угол у) играют решающую роль в теории продольной прокатки. В 1927 г. С. Эке-лунд установил связь между этими углами в виде соотношения
яту = [соя(р - а) - сояр] / 2ятр, (1)
полученного при упрощенных условиях процесса. Спустя пять лет И.М. Павлов опубликовал свое оригинальное соотношение
яшу = ^т(а/2Ьт(Р - а/2)] / ят^ (2)
для процесса плоской прокатки [9], которое было приведено автором к более простой форме:
у = (а/2)-(1 - а/2в). (3)
К анализу связи между характеристическими углами И.М. Павлов обращался неоднократно. В 1947 г. он опубликовал статью о равновесии сил при прокатке с уширением [10], в которой с учетом трехмерной геометрии очага деформации зависимость (3) приобрела следующий вид:
у = С1(а/2)-[1 - С2Сз(а/2в)], (4)
где коэффициенты С1, С2 и С3 отражают влияние уширения. Позднее И.М. Павлов, сохранив структуру соотношения (4), уточнил физический смысл этих коэффициентов [11] и предложил диаграмму для их определения (рис. 2).
Так, последовательно отходя от упрощенного представления процесса и приближаясь к реальным условиям процесса, И.М.Павлов подвергал анализу
Рис. 2. Диаграмма для определения коэффициентов С1( С2 и С3 в зависимости от В2/В1 при различных соотношениях критических углов у/а
основное соотношение теории прокатки, регулярно возвращаясь к нему в течение трех десятилетий. Следует подчеркнуть, что проделанный И.М.Павловым анализ равновесия сил, опирающийся на интегрированные показатели, не утратил своей актуальности и был подтвержден результатами последующих многочисленных исследований.
В творчестве И.М. Павлова большое место занимали экспериментальные исследования, так как он считал, что критерием истины является результат прямого эксперимента. И нужно отдать И.М. Павлову должное - он был неутомимым разработчиком новых экспериментов и методик. При этом он всегда следовал правилу использования в экспериментах самых современных аппаратуры и измерительной техники. К числу предложенных им устройств и методов относятся: клещевой прибор для определения усилия трения при прокатке; метод определения коэффициента трения по
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.