В результате промышленной революции  конца XVIII - начала XIX вв. начался процесс  перехода от мануфактуры к капиталистическому машинно-фабричному производству, характеризующемуся распространением в производстве рабочих машин и универсального парового двигателя. Началось техническое перевооружение машиностроения, позволившее производить машины машинами. Машиностроение, оснащенное разнообразными рабочими машинами и опирающееся на паровую энергетику, дало возможность создавать самое разнообразное оборудование для всех отраслей промышленности [1].

       Прогресс  в металлургии способствовал развитию производств, основанных на использовании процессов обработки металлов давлением — ковки, штамповки, прессования, прокатки, волочения и чеканки. Для машиностроения требовались полуфабрикаты и изделия, изготовление которых было возможно лишь с применением ковочных молотов, прессов, прокатных станов и другого оборудования для обработки металлов давлением.

       Столь впечатляющие достижения машиностроения основывались также на качественных изменениях в энергетике, на огромных возможностях, которые открыл универсальный  паровой двигатель для создания мощных машин для обработки металлов, организации крупных металлургических и металлообрабатывающих предприятий.

       К выдающимся достижениям в области  обработки металлов давлением относится  создание в рассматриваемый период мощного кузнечно-прессового оборудования. Необходимо в первую очередь отметить паровой молот, построенный в 1842 г. английским машиностроителем и изобретателем Дж. Несмитом. Паровой молот дал возможность производить крупные поковки для различных машин и аппаратов, которые ранее изготовить с помощью даже самых крупных вододействующих молотов было нельзя.

       Ко  второй половине XIX в. относится распространение  на машиностроительных заводах нового вида оборудования для обработки  металлов — гидравлических ковочных прессов, значительно расширивших возможности металлургической технологии. В 1851 г. на Лондонской всемирной выставке экспонировался 4-цилиндровый пресс усилием 2500 т, предназначенный для штамповки небольших деталей. В 1859-1861 гг. Дж. Газвелл построил и установил в железнодорожных мастерских Вены свой первый пресс для штамповки паровозных деталей: поршней, крейцкопф, рессор, хомутов, кривошипов и др. Один из этих гидравлических прессов экспонировался в 1862 г. на Всемирной выставке в Лондоне [9].

       Важное  преимущество гидравлических прессов  перед мощными паровыми молотами — отсутствие сильных ударов, сотрясающих  почву и окрестности цехов  и заводов. Прессы, свободные от этих недостатков, в ряде случаев постепенно вытеснили из производства паровые  молоты, особенно большой мощности. Начиная с 60-г годов XIX в. появляются крупные гидравлические прессы для  ковки стали, способные обрабатывать многотонные слитки для изготовления стволов орудий. К концу XVIII - началу XIX в. под влиянием общего развития машиностроения, паровой энергетики и металлургии создавались благоприятные условия для прогресса прокатного производства. В это время прокатка металлов утвердилась как самостоятельный процесс металлургического производства. Выделялись несколько основных групп прокатных станов, отличающиеся их функциональным назначением в производстве: обжимные, листовые и сортовые.

       Прокатное производство становится крупнейшим производителем различных полуфабрикатов и изделий для машиностроения, кораблестроения и железнодорожного транспорта. Прокатные заводы поставляют для обшивки военных судов броневые плиты. Наиболее крупные из них имели толщину 500 мм, длину 8 м и ширину 3 м. С развитием прокатного производства неразрывно связан прогресс в области железнодорожного транспорта. Производство рельсов занимало большой удельный вес в системе металлургических предприятий большинства промышленно развитых стран Европы и США.

       Производство  катаных железных рельсов начинается с 20-х годов XIX в. с появлением паровоза. С началом железнодорожного строительства  повысились требования к качеству рельсов. В 1820 г. рельсы выпускались из сварочного железа длиной 4,57 — 5,48 м. Систематическая прокатка рельсов из сварочного железа началась лишь после создания специальных прокатных станов с профильными валками. Для этой цели вначале применяли двухвалковые станы. Первый рельс из литой бессемеровской стали был прокатан в 1857 г. в Далласе (США).

       Под влиянием промышленного подъема  создались благоприятные условия для развития техники волочильного производства. Многократно возрастает потребность в проволоке и проволочных изделиях, волоченых прутках, полосах, профилях и трубках из железа, стали и цветных металлов. Проволока широко используется в текстильной промышленности, предъявившей большой спрос на чесальные кадры. Другими важными потребителями проволоки стала горная и строительная техника, где в течение первой половины XIX в. нашли широкое применение проволочные канаты и троссы. Первые проволочные канаты предназначались для шахтных подъемных машин. Проволочные канаты стали незаменимы при строительстве висячих мостов, в морском деле, на заводах, для передачи механической энергии на расстояние (канатные передачи). Стальная проволока также широко употреблялась для изготовления иголок, булавок, пружин, железная — для выделки гвоздей, винтов, болтов, цепей, колючей проволоки и многих других изделий.

       Крупнейшим  потребителем железной проволоки во второй половине XIX в. стал электрический  телеграф. Большой спрос на телеграфную  проволоку стимулировал развитие технологии ее производства. Важное значение имела разработка способов получения длинномерной проволоки. Эту задачу успешно разрешил в 60-х годах один из английских заводов.

       Бурное  развитие в первых десятилетиях XIX в. паровой энергетики наложило свой отпечаток  на структуру и динамику развития волочильного производства. К традиционным видам продукции прибавились новые, непосредственно связанные с развитием паровой техники. К их числу относятся дымогарные, конденсаторные и другие трубы, получившие широкое практическое применение уже в первой половине XIX в. Вначале - использовались паяные медные и латунные трубы, изготовлявшиеся из листового металла. Такие трубы не выдерживали больших давлений пара, сдерживая дальнейшее развитие паровой энергетики. Лишь после разрабо-ки в 30-х годах XIX в. новой технологии получения цельнометаллических труб методом волочения, была решена одна из важных проблем, связанных с дальнейшим усовершенствованием конструкций паровых машин и повышением их надежности и эффективности [20].

       Общий промышленный подъем, характерный для  развивающегося машинно-фабричного производства оказал влияние на качественное обновение техники чеканки металлов и связанных с ней основных технологических процессов. Монетно-чеканочное производство по ряду научно-технических разработок и применению новых машин и процессов обработки металлов находилось в числе наиболее передовых в техническом отношении отраслей металлообрабатывающей промышленности [1].

ТЕХНИКА ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА ПРОИЗВОДСТВА К НЕПРЕРЫВНЫМ  ПРОЦЕССАМ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ (70-е годы XIX — вторая половина XX в.)

       Развитие  металлургии и обработки давлением  в рассматриваемый период характеризовалось  все более усиливающимся воздействием на производство достижений науки. Фундаментальное значение имели выдающиеся работы металлурга Д.К. Чернова, заложившего основы современного металловедения и термической обработки стали [9].

       По  мере развития металлургии и машиностроения непрерывно возрастало и возрастает значение в производстве процессов  обработки металлов давлением. Большая  часть выплавляемых металлов и сплавов  используется в технике в деформированном  состоянии. Так, в черной металлургии  уже в 70—80-х годах XIX в. около 50—60% производимой стали перерабатывалось на прокатных заводах в листы, профили, трубы, полосы и другие полуфабрикаты и изделия. В настоящее время доля катаной стали в развитых странах мира уже достигает 80—87%. Предполагают, что в последующие годы это соотношение будет возрастать [4].

       С ростом серийного и массового  производства в машиностроении и  других отраслях возросла роль кузнечно-штамповочного  производства. Напомним, что процессы обработки давлением широко применяются для изготовления особо ответственных деталей машин и механизмов. Так, в конструкциях самолетов около 90% деталей кованые, штампованные и прессованные. Современное автомобилестроение потребляет до 85—90% штампованных полуфабрикатов и изделий. В тепловозах доля кованых и листовых штампованных деталей составляет более 60%. В авиационной промышленности 40% титановых сплавов используются в различных областях новой техники и промышленности в виде поковок и штамповок [5].

       Широкое развитие техники обработки металлов давлением — следствие высокой  ее производительности и экономичности  в расходовании металла на единицу  готовой продукции. По мере создания крупных технических сооружений и машин происходит качественное обновление оборудования для обработки  металлов давлением, повышаются его мощности, производительность, создаются автоматизированные и комплексно-механизированные производства, оснащенные электронно-вычислительными системами управления производственными процессами.

       Научно-технический  прогресс в области обработки  металлов давлением неразрывно связан с фундаментальными исследованиями в области теории пластической деформации, у истоков которой стояли многие зарубежные и отечественные ученые и специалисты. Кроме Д.К. Чернова, открывшего впервые в 60-х годах XIX в. линии скольжения в пластически  деформируемом металле, аналогичные  наблюдения независимо от Д.К.Чернова описал Л. Людерс. В 1867 г. X.Треска показал, что при переходе металла: в пластическое состояние необходимо, чтобы независимо от схемы напряженного состояния максимальное касательное напряжение, равное полуразности двух главных нормальных напряжений, достигло некоторой критической величины. В 1868 г. он сделал первую попытку применить, для исследования напряженно-деформированного состояния уравнение, О. Коши. Основное положение, высказанное X. Треска, подтвердил в 1871 г. Б.Сен-Венан. Он также использовал в исследованиях уравнение О. Коши и показал, что для перехода металла в пластическое состояние необходимо, чтобы максимальное касательное напряжение достигло значения, равного пределу текучести металла на растяжение. Среди зарубежных исследователей, внесших весомый вклад в теорию обработки металлов давлением, необходимо особо отметить Г. Закса, Э. Зибеля, А. Надаи, П. Бриджмена.

       Таким образом, уже в конце XIX в. были сформулированы основные положения пластической деформации и создан основной математический аппарат, используемый для решения практических задач в наше время.

       Среди отечественных ученых проблемой  пластичности и обработкой металлов давлением занимался профессор  А.П. Гавриленко. Изданный им в 1897 г. фундаментальный  труд "Механическая технология металлов" оказал значительное влияние на развитие теоретических основ пластической деформации металлов.

Заключение

       По  оценкам ряда историков и специалистов, со времени открытия металлов в мире было произведено около 20 млрд. т железа, стали и цветных металлов, основная масса которых попадала к потребителю, пройдя предварительную обработку давлением.

       Техника, процессы обработки металлов давлением  в течение многих столетий были органическим звеном металлургических производств, определяя в конечном счете прогресс самой металлургии, возможности широкого использования металлов и сплавов для выделки орудий труда, оружия и предметов бытового назначения. Распространение металлов на этапе их освоения стало возможным именно благодаря открытию первого и важнейшего процесса обработки металлов давлением — ковки, позволившей сообщить металлу повышенную твердость и прочность, т.е. свойства и качества, обеспечивающие эффективную эксплуатацию орудий труда и технических средств в материальном производстве.

       Зарождение  в недрах феодального общества первых металлургических предприятий мануфактурного типа, способствовало развитию техники  обработки металлов, совершенствованию  традиционных и появлению новых  способов обработки. К их числу относится  способ обработки металлов давлением  в прокатных валках, появившийся, по имеющимся данным, в XV в. и затем  распространившийся на предприятиях черной и цветной металлургии. Изобретение  прокатного стана представляло крупнейшее техническое достижение металлургии  позднефеодального способа производства. С его появлением резко возросла производительность труда в производстве металлических листов, полос, прутков  и проволоки. Прокатный стан внес крупные изменения в технологические  схемы производства полуфабрикатов и изделий, которые ранее изготовлялись  с помощью ковки и частично волочения.

       В концу XVIII - началу XIX вв., т.е. к периоду первой промышленной революции, процессы обработки металлов давлением были широко рас-пространены на металлургических и машиностроительных предприятиях. Именно в этот период ряд процессов обработки металлов давлением вводится в нарождающейся машиностроительной промышленности. Особую роль в машиностроении начинают играть процессы кузнечно-штамповочного производства. Широко применяются и распространяющиеся в первой половине XIX в. паровые молоты, служащие для свободной ковки, обработки металла в штампах.