CC BY
224
2005
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия История, философия, социология
№ 95(13)
УДК 347.471.33.37
ТЕХНОЛОГИЯ ПАЙКИ В РОССИИ: ИСТОРИЧЕСКИЙ АСПЕКТ
В.И. ХОРИН
Статья представлена доктором философских наук, профессором Панферовым К.Н.
Рассматривается исторический путь технологии пайки от древнего ремесла до современного прогрессивного технологического процесса
Вопреки мнению большинства иностранных историков и некоторых отечественных ученых, к числу которых следует отнести и небезызвестного академика Д. Лихачева, склонных считать, что становлению как материальной, так и духовной культуры Русь обязана Западу, французский историк и теоретик Виолле-ле-Дюка как раз отмечал самостоятельность и самобытность русской культуры, а немецкий знаток ремесел Теофил из Падеборна отвел почетное место Руси, прославившейся своим мастерством при создании изделий из золота с эмалью и из серебра с «чернью», известных далеко за ее пределами.
Еще дохристианская Русь знала литье и чеканку, керамику, вышивку, владела тонким мастерством эмали. В узоры бронзовых амулетов и украшений искусно вплетались птичьи, звериные и человеческие фигуры - следы языческой мифологии славян, почитавших Перуна, Велеса, Берегиню, мать всего живого, и других божеств.
В X веке золотые и серебряные украшения на русских послах вызвали удивление византийцев. В летописях упоминается и златокованый престол Ярослава Осмомысла, Галицкого князя, творение златокузнецов и серебряников Владимира Мономаха.
Насколько высока культура технологии наших далеких предков, можно судить по находкам в Сунгирьском овраге в полутора километрах от Владимира. Здесь не было найдено ни одного золотого украшения, ни тесаных камней, ни гробниц - здесь только глина, в которой спрятаны сокровища для науки не менее ценные, чем гробница египетского фараона.
После того как ковш экскаватора вместе с глиной вынул кость мамонта, заводу пришлось разрабатывать новый карьер, а Сунгирьский овраг был передан археологам. Хорошо сохранившийся скелет мужчины, окружавшие его предметы вызвали множество вопросов. Как, например, нашим далеким предкам удавалось выпрямлять (Сунгирьская культура насчитывает 23 тыс. лет) твердые бивни мамонта, загнутые дугой, и делать из них оружие, ведь до сих пор науке неизвестно, как сделать слоновую кость мягкой с тем, чтобы ее можно было согнуть и резать[5, с.116 - 119].
В древние времена среди металлов наибольшим спросом пользовалась медь. Ее добывали не только из россыпей, но и плавили из руды. Зародилась медная металлургия в Анатолии, а потом постепенно стала распространяться по Евразии. Самым древним сплавом является мышьяковистая медь, которую получали из золотистого мышьяковистого минерала аурипигмента и смеси медной руды еще в IV тыс. до н.э. Во II тыс. до н.э. на смену мышьяковистой меди пришла оловянная бронза, которая на Кикладских островах (Греция) была известна уже в III тыс. до н.э. В гончарных мастерских происходила плавка металлов, в процессе которой удавалось обнаружить сплавы с разными температурами плавления и легкоплавкие из них использовались в качестве припоя.
Результаты археологических раскопок позволяют утверждать, что пайка как средство соединения металлов известна человеку не менее пяти тысячелетий. В 1927 -1928 гг. археолог Леонард Вуллей при раскопках города Ура на Евфрате обнаружил гробницу царицы Шуб-ат с золотыми сосудами, ручки которым были припаяны серебряно-золотым сплавом, а также две лодки - медную и серебряную длиной шестьдесят сантиметров. Все это, а также сохранившийся штандарт, инкрустированный перламутром и ракушками, Вуллей относит к 3500г. до н.э. [1, с.270 - 271].
Технология пайки также успешно освоена позже и в Древнем Риме. При раскопках Древней Помпеи были обнаружены свинцовые водопроводные трубы, паянные оловянисто-свинцовыми припоями. Такие же трубопроводы археологи нашли при раскопках в Ливии и Нубии. С появлением бронзы (сплава меди с оловом или свинцом) область применения пайки существенно расширяется. Она уже не ограничивалась процессом изготовления изделий, она становилась процессом ремонта ранее изготовленных образцов. Раскопки древних русских поселений верхнего Поволжья показывают, что в IV - V веках н.э. при изготовлении стальных ножей русскими мастерами широко применялась пайка медью [2, с.39]. Пайка медью и медными сплавами замков, ключей, ножей и других предметов из железа была хорошо развита в Киевской Руси, что свидетельствует о высоком уровне технических знаний русских умельцев того времени. Русские мастера, обладая глубоким знанием технологии пайки и профессиональным искусством, производили в VIII - IX веках паянные украшения из золота, серебра и меди в массовом порядке, которые пользовались повышенным спросом за пределами Русской земли. Самым распространенным техническим приемом древнерусских ювелиров было литье. Оно производилось и по восковой модели с сохранением формы; по восковой модели с потерей литейной формы; в жестких формах (преимущественно, в каменных); в пластических формах (глина, песок, формовочная земля).
Искусство чернения и искусство золочения ювелирных изделий, оружия и других вещей, как пишет академик Б.А.Рыбаков [3, с.330-341], являются древнейшими русскими орнаментальными приемами. Любовь к черновому узору и контрасту серебряных фигур на фоне черни породила в XI веке особую отрасль ювелирной техники - тиснение серебряных листов для получения рельефа. Фон серебряной пластинки перед подготовкой под чернь углубляли по сравнению с рисунком либо чеканкой, либо литьем. На фон также наносились дополнительно царапины резцом с целью получения более прочного сцепления черни с серебром. После этого разведенный водой порошок распределяли по углублениям пластинки и ставили ее на жаровню, и чернь прочно соединялась с серебром. Выступающие части узора и края фона подправлялись резцами.
Существовали также различные способы нанесения золота. Искусством составления золотой амальгамы из сплава золота с ртутью и покрытия ею серебряных и бронзовых изделий восточные славяне овладели еще в древнейшие времена. Золотое письмо по меди - это особый вид позолоты, когда одного высокого вида гравировки не было достаточно, здесь требовалось и знание мастером химии. Суздальские ворота остаются и поныне образцом искусства золотого письма. И хотя технологический процесс золотого письма состоял из ряда операций, однако он не был таким трудоемким, как техника золотой инкрустации, какой пользовались византийские, итальянские и германские ювелиры.
Следует особо подчеркнуть определяющую роль пайки в формировании ряда ремесел на Руси. Заслуживает внимания динамика развития отечественного ювелирного искусства, в частности, в технике скани и зерни, что на Западе именуется как филигрань (от латинского Шиш - нитки и granum - зерно). Проволока, золотая или серебряная, служила для выполнения филигранных узоров. «Филигрань, по-русски, скань (от «скати» - свивать, сучить) - это скрученные проволоки, представляющие какой-либо узор, - так поясняет акад. Б.А.Рыбаков и продолжает - Проволоки могут накладываться на пластину либо служить каркасом вещи. В любом случае скрепить нити можно только с помощью пайки» [3, с.305]. Плавление производилось в тиглях. Полученный сплав напильником истирали в порошок и пользовались им для паяния.
Сопутствующая скани техника зерни заключалась в следующем. Заготовленные заранее из мельчайших капель золота и серебра зерна при помощи маленького пинцета укладывали на орнаментированную пластинку, потом посыпали припоем и ставили на жаровню. Б.А.Рыбаков не исключает при такой работе применение медных паяльников, которыми подправляли те места, где зернь или нить недостаточно прочно скреплялись с пластиной.
В залах Оружейной палаты Московского Кремля можно увидеть многочисленные изделия прошлых веков из золота и серебра, большинство из которых выполнены ювелирами Московского Кремля. В начале XVII века в Кремле возникает Серебряная палата, из которой в 1624 году выделяется Золотая палата как самостоятельная мастерская. Именно здесь, в этих палатах изготавливались самые ценные предметы из золота и серебра для царского и патриаршего дворов: венцы, скипетры, державы, драгоценная посуда, церковная утварь.
Многие паяные изделия первой половины XVII века по форме и орнаментации напоминали лучшие изделия XVI века, но в них заметно уже прослеживалась тенденция к узорочью и нарядности. Так, сделанный выдающимся мастером Золотой и Серебряной палат Гаврилой Овдокимовым золотой оклад Евангелия 1631г. в целом воспроизводит оклад 1571г. и в то же время отличается от него богатством украшения и сочностью красок.
Сохраняя традиции самобытной художественной культуры, Великий Новгород и в XVI веке продолжал оставаться центром русского серебряного дела. Вершиной мастерства того времени является серебряный оклад Евангелия, покрытый густой сетью новгородского орнамента. На паяных изделиях XVI - XVII веков знаменитых мастеров из Сольвычегодска: ларцах, вилках, ножах и чарках можно видеть обрамленные сканью цветы, клейма и другие элементы узоров. Очень разнообразны сюжеты изображений в скано-эмалевых усольских изделиях: в медальонах, на ларцах, в коробочках, на дне чаш, кроме цветов изображались юноши и девушки, сказочные существа, а также библейские персонажи [6, с.86 - 87].
Главным центром производства паяных изделий из драгоценных металлов в XVIII веке становится Петербург, куда в 1711 году по приказу Петра были переведены многие мастера Оружейной палаты. В 1727г. Оружейная палата, мастерская, Царицына палата, Казенный двор и Конюшенный приказ были объединены и стали называться Мастерской и Оружейной палатой, превратившись фактически в хранилище древних исторических и художественных ценностей. Мастера золотых и серебряных дел в XVIII - начале XIX веков были объединены в цехи, которые к середине XIX века теряют свое назначение в связи с тем, что в России возникают крупные ювелирные фирмы: Раберуса (1842), Морозова (1849), Овчинникова (1851), Грачева (1866), Хлебникова (1871) и другие. Сканые изделия в это время успешно выполняли талантливые мастера Великого Устюга, Тобольска, Ярославля, Калуги. На изделиях
московских и петербургских мастеров чаще всего встречались узоры в виде стилизованных трав и четырех лепестковых розеток, в середине которых напаивались капельки зерни. Отличительной особенностью золотых и серебряных изделий XVIII - XIX веков являлось то, что они содержали в себе литые изображения растений, животных, людей, а также целые скульптурные группы. Особый интерес представляет золотой потир (церковная чаша для причастия), выполненный московским мастером К. Миллером. В декорировке потира мастер применял разнообразные виды художественной обработки украшения драгоценными камнями.
В XX веке опыт создания изделий в технике скани и зерни был многократно приумножен, когда наряду с золотом и серебром стала использоваться платина и такие драгоценные и полудрагоценные камни, как рубин, топаз, нефрит, оникс, агат и т.п.
Первые знатоки обобщения исторического опыта применения пайки относятся к I веку нашей эры и связаны они с именем римского ученого и писателя Плиния Старшего, с его «естественной историей». В написанной арабами в XII в. книге по технологии пайки указаны методы, приемы и средства, часто применяющиеся и в наше время [7, с.31].
Впервые явление пайки металлов в разряде атмосферного электричества наблюдал 250 лет тому назад М.В. Ломоносов. Им была описана группа металлов, использовавшихся в то время в производстве и в процессе изготовления паяных изделий, а в научных дневниках ученого встречаются его записи о пайке приборов [7, с.43]. Первое упоминание о пайке в промышленности мы встречаем в книге академика Гамеля, написанной в 1826 году [8, с.53]. В ней говорится о том, что тульские оружейники раньше всех оценили преимущества
высокотемпературной пайки в производстве ружейных стволов. Так, на тульском заводе штыковые целики припаивались к стальным стволам припоем на основе меди, при этом в
качестве флюса использовали буру. Производилась пайка на кузнечном горне. В день один мастер мог припаять 80 целиков, что свидетельствовало о высокой производительности труда.
В русской технической литературе XVIII-XIX веков немало книг и журнальных статей посвящено вопросам пайки и лужению металлов.
Д.И. Менделеев в 1870 году объяснил механизм флюсования в процессе пайки металлов мягкими припоями. При разработке электрической лампы накаливания А.Н. Лодыгин в 1873г. использовал пайку оловянным припоем. В 1882 году русский изобретатель Н.Н. Бенардос применил электронагрев деталей при пайке высокотемпературными припоями. Начался новый этап в теории и практике пайки. Как писал сам Бенардос в одной из заявок на изобретение, «у паяльников для паяния шва с припоем наконечники снабжаются отдельной трубкой, в которую засыпается припой или вставляются стержни того металла, которым должно производиться паяние, а также засыпаются флюсы».
В связи с развитием автомобильной промышленности и авиастроения в начале XX века область применения пайки заметно расширилась. Пайка оловянными, свинцовыми, серебряными или медно-цинковыми припоями стала типовой технологией в производстве радиаторов из меди и латунных трубок. Бензиновые баки изготавливали также аналогичным способом, зачастую используя при их производстве оцинкованные листы железа. Массовый характер принимала пайка электродов, элементов электроагрегатов и авиаприборов. В условиях формирования технологии ремонта авиационной техники во время 1 -ой мировой войны пайкой восстанавливали картеры авиамоторов, простреленные в воздушных боях пли на земле медные и стальные трубопроводы, охлаждающие рубашки цилиндров, поврежденные кулачковые валики. Такие работы производились и в тыловых, и в войсковых авиамастерских.
Осенью 1929 года пионер советской ракетной техники Ф.А. Цандер завершил расчеты и закончил конструкторскую разработку первого отечественного ракетного двигателя ОР-1, а в 1930 году создал его на основе паяльной лампы. Большинство узлов ОР-1 также было изготовлено с помощью пайки [7, с.91]. В 17-м томе Отечественной технической энциклопедии, вышедшем в 1932 г., была опубликована «Теория процесса паяния», представлявшая собой начала металловедения пайки, но как раз в это время темпы развития пайки стали уступать темпам развития сварки.
В широкомасштабной индустрии страны сварка демонстрировала свою несравненную мощь. Сварка обеспечивала надежные швы соединяемых деталей независимо от температуры плавления того или иного материала и массы, гарантировала прочность неразъемных соединений конструкции и сооружений, благодаря чему заняла доминирующее положение в процессе производства, как и литье и как резание металлов. Практически все применяемые в промышленности металлы и сплавы поддаются сварке, в том числе и разнородные, так, например, стекло с металлом, керамика с металлом. Существует свыше 60 методов сварки. Внедрены уже и новые способы сварки: сварка лазерным лучом, сварка ультразвуком, диффузионная сварка в вакууме, сварка трением, сварка электронным лучом.
В Постановлении Совета Труда и Обороны (СТО) от 29.09.1934г. было предусмотрено максимальное введение сварки в основные отрасли промышленности, в том числе и авиастроение. В нем также говорилось об обязательной организации кафедр во всех металлургических и машиностроительных ВТУЗах [8, с.15].
В конце 30-х годов С.Н. Лоцманов, еще будучи тогда слушателем ВВА им. проф.
Н.Е. Жуковского, создал основы теории и практики пайки алюминиевых сплавов, увидев в ней неограниченные возможности при ремонте и производстве агрегатов, машин и приборов вопреки установившемуся тогда приоритету сварки. На последнем курсе Академии он уже обучал пайке алюминия военных инженеров, участвовавших в советско-финской войне 1939 -1940 гг. Флюсы и припои, разработанные им, нашли широкое применение во время Великой Отечественной войны при ремонте самолетов на авиазаводах и в полевых условиях. Благодаря научно-технической школе С.Н. Лоцманова пайка уже в 50-е годы прошлого века стала выступать в виде отрасли науки.
В связи с созданием Ракетных войск стратегического назначения (РВСН) перед конструкторами и технологами встал целый комплекс разнородных по своему характеру научно-технических задач по обеспечению обороноспособности страны. Организованная С.Н.Лоцмановым лаборатория пайки в соответствии с приказом Министерства оборонной промышленности в НИИ технологии машиностроения за 2 года своего существования успешно решила ряд задач по технологии изготовления и ремонта авиакосмической техники. Новые технологии пайки основных узлов ЖРД (жидкостных ракетных двигателей) с повышенным значением тяги, решетчатых крыльев, которые нашли широкое применение в ракетнокосмической технике, замена сварки пайкой в поточном производстве крупногабаритных металлоконструкций и производстве решетчатых опор ЛЭП (линий электропередач) - вот далеко не полный перечень заслуг соратников и последователей С.Н.Лоцманова, первые из которых В.П.Фролов, И.Е.Петрунин и В.Н.Семенов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Керрам К. Боги, гробницы, ученые. С.-Петербург, 1994. - 368 с.
2. Третьяков П.Н. К истории племен Верхнего Поволжья в первом тысячелетии нашей эры // Вестник АН СССР. - 1941. №5. - 150 с.
3. Рыбаков Б.А. Ремесло Древней Руси. - М.: АН СССР, 1948. - 792 с.
4. Бочаров Г.Н. Художественный металл Древней Руси. - М.: Наука, 1984. - 317 с.
5. Литвинов И.П. По городам Залесья. - М.: Московский рабочий, 1974. - 200 с.
6. Писарская Л.В., Родимцева И.А. Московский Кремль. - М.: Московский рабочий, 1985. -
253 с.
7. Зворыкин А.А., Осьмов Н.И., Чернышов В.И., Шухардин С.В. История техники. - М., 1962. -
772 с.
8. Гамель И. Описание Тульского оружейного завода в историческом и техническом отношении, 1826. - 372 с.
Horin V.I.
THE MAIN PERIODS IN HISTORY OF SOLDERING IN RUSSIA
In this article is observed the way of soldering from ancient handcraft to modern progressive technological process.
Сведения об авторе
Хорин Владимир Ионович, 1936 г.р., окончил Тульский политехнический институт (1963), старший преподаватель кафедры гуманитарных и социально-политических наук МГТУ ГА, автор 77 работ, область научных интересов - внешнеполитическая деятельность России, история науки и техники.
