книги из ГПНТБ / Зубков Б.В. Луч, искра, взрыв обрабатывают металл рассказы о новом и необыч. в обраб. металла

терами; железнодорожные составы с изложницами, длинные ряды томильных колодцев, могучие блюминги уступают место компактным установкам непрерывной разливки стали. Эти установки будут сразу давать слит­ ки, годные для прокатки. '

Но ведь и современные трубопрокатные станы — по­ истине грандиозные сооружения. Нельзя ли получать готовые трубы без них? Вообще говоря, можно сразу

водительным, непрерывно действующим стан-ом? Нет. конечно. Здесь нужен какой-то принципиально нсгвый и обязательно непрерывный технологический процесс, ко­ торый бы объединял в себе простоту литья и производи­ тельность прокатки. Короче говоря, позволял бы полу­ чать прокат без прокатных станов.

Чтобы -осуществить эту смелую идею в металле, со­ ветский изобретатель, член-коореспондент АН БССР Альберт Иосифович Вейник за последние несколько лет провел сотни экспериментов. И они увенчались полным успехом.

Опытная установка Вейника, построенная в Физикотехническом институте АН БССР, представляет собой Н-образную трубу с двумя коленами. В одно колесо заливается жидкий металл, а из другого, оканчивающе­ гося водоохлаждаемым кристаллизатором, со скоростью 8.5 метра в минуту вылезает вишнево-красная труба. Принцип действия такого устройства напоминает уста­ новку непрерывной разливки, только здесь из кристал­ лизатора выходит не сплошной слиток, а готовая труба,, и движется она не вниз, а вверх. Так же. как и там, металл намерзает на стенках кристаллизатора, и точно так же специальная затравка вытягивает его наружу. Но пустотелая труба остывает гораздо быстрей, чем сплошной слиток. Позтому-тр скорость ее движения ч

60

лаждения или скорость вытяжки, можно менять по же­ ланию толщину стенки, получать трубы переменной тол­ щины.

Впрочем, Вейник не собирается совершенно отказы­ ваться от идеи прокатки, только прокатка у него особая. Полые водоохлаждаемые валки, которыми оканчивается кристаллизатор, погружены прямо в жидкий металл. Вот валки начали вращаться и потянули за собой ко­ рочку намерзающей на них стали. Если валки сделать фигурными, с переменной теплопроводностью по длине, то металл в разных местах будет затвердевать на раз­ ную глубину. Это даст нам возможность получать из жидкого расплава сразу готовые панелй самой причуд­ ливой формы, с наружными ребрами жесткости, техно­ логическими бобышками, внутренними пустотами и трубками. Не говоря о дешевизне нового способа, изго­ товить такие изделия другим путем престо невозможно.

Намораживание легко сочетается с другими видами литья: под давлением, центробежным, вакуумным. Это позволяет получать довольно прочные, тонкие отливки типа оболочек и панелей.

том числе и академик Бардин, считали, что в конечном счете весь металлургический конвейер удастся закон­ чить домной. Сама домна будет давать сталь. Опытные работы в этом направлении продолжаются и сейчас.

А что если установку для ли"ья намораживанием пристроить прямо к домне? Это будет означать перево­ рот во всем металлургическом и прокатном производ­ стве. Исчезнут мартены, прокатные станы, миллионы тонн бесполезных отходов, окажется совершенно ненуж­ ной густая паутина железнодорожных путей, а сами металлупгичесгие заводы станут меньше, компактнее и гораздо производительней.

62

Стреляющая спираль

Обработка металлов способом прессования известна уже несколько десятков лет. Заготовку, толстую метал­

инструмент, пресс-штемпель, эдакий массивный пор­ шень, сделанный из сверхпрочной стали.

Рабочий нажал кнопку. Тысячетонная махина гро­ мадного пресса, величиною с добрый шестиэтажный дом, вздрогнула и всею своею неимоверной силой нава: лилась на пресс-штемпель. Пресс-штемпель медленно пополз вниз, • вытесняя металл из контейнера. Черезфигурное отверстие матрицы, принимая его форму, на­ чала выползать заготовка. Именно выползать, ибо ско­ рость ее движения не превышает нескольких миллимет­

кроме того, у пресса'просто не хватает мощности: дав­ ление прессования доходит до 10 тысяч' атмосфер, да трение заготовки о стенки контейнера поглощает по крайней мере половину рабочего усилия. Если прессо­ вать, например, болванку диаметром в полметра, то потребная мощность пресса составит 40 тысяч тонн. Такие машины уникальны, и стоимость их составляет многие миллионы рублей.

Дороговизна . и малая производительность мешали широком-у распространению прессования. Специалисты считали этот старый технологический процесс беспер­ спективным.

«Вторая жизнь» прессования началась с изобретения советского инженера М. С. Курневича. Инженер пред-

63

Дожил заменить, стальной штемпель водой. Это ср&зу устраняло оба недостатка прессования. Во-первых, вместо уникальной громады пресса теперь совершенно

няющейся с огромной замкнутой камерой, развить боль­ шое давление (для этого потребуется сравнительноне­ большое усилие, ведь площадь сечения трубки невели­ ка), то таксе же давление возникает и в камере. Вот почему небольшой компрессор способен заменить колос­ сальный пресс.

Второе. Прессование водой резко повысило произво­ дительность. Как толы о давление повышалось до за­ данного предела, раздавался хлопок, подобный выстре­ лу, и из матрицы, как распрямившаяся пружина, стре­ мительно вылетало готовое изделие. Никаких рванин и «ершей», поверхность его была гладкой, словно отполи­ рованной. Объясняется это почти полным отсутствием трения: болванка нигде не касается стенок контейнера, со всех сторон ее окружает жидкость. Эта жидкость просачивается и в матрицу, образуя на ее поверхности тончайшую пленку, так называемый гидродинамический клин, прекрасно заменяющий смазку. Что касается выстрела, то причина его в сжимаемости воды. Хотя и принято говорить, что жидкости несжимаемы, в дей­ ствительности этс не так. Вернее сказать, они плохо сжимаемы. Во всяком случае вода под давлением 10 тысяч атмосфер сжимается на 18 процентов, запасая в себе при этом много энергии. Стоит только заготовке тронуться с места, как трение резко снижается (трение движения всегда меньше трения покоя) и энергия, за­ консервированная в воде, мгновенно освобождается, пулей выталкивая заготовку.

Способ прессования металлов водой поначалу изуча-

64

ли ученые в лаборатории физики высоких давлений АН

СССР под руководством Л. Ф. Верещагина, потом за него взялись производственники.

Инженерам в общем-то понравился оригинальный технологический процесс, если бы не один-его сущест­ венный недостаток. Как показывали расчеты, прессу­ емая болванка обязательно должна быть короткой и толстой, в противном случае ей грозил известный всем, кто изучал сопротивление материалов, продольный из­ гиб. Подобно слишком длинной и тонкой колонне, она должна была бы изогнуться и сломаться в контейнере, так и не пройдя сквозь матрицу. Значит, нельзя прессо­ вать длинные и тонкие изделия.

Но вот однажды (изобретения, даже в наше время, часто связаны со случайностью) слесарь по небрежно­ сти поместил в контейнер вместо идеально прямого прутка изогнутый, похожий на бумеранг. К удивлению инженеров, которые после сообщения слесаря неодно­ кратно повторяли эксперимент, изгиб заготовки ни­ сколько не мешал прессованию. Тщательная проверка показала ошибку в расчетах. Расчетчики применяли’ формулы, не учитывавшие бокового давления жидкости

можно прессовать прутки неограниченного размера. Теоретически задача была решена, последнее стес­

нительное -ограничение прогрессивного метода было устранено. Но практически возникла новая проблема. Как быть с. контейнером, ведь его придется теперь де­ лать длиною в несколько сот метров?

Изобретатели Л. Д. Гольман, . Д. П. Прохоров и А. И. Кагаловский из ВНИИ металлургического маши­ ностроения снова вспомнили об изгибе. Ведь если мож­ но прессовать гнутый пруток, то почему нельзя его

6s

вообще свернуть в спираль, как пружину? Попробова­ ли— получилось. Так родилось новое изобретение (ав­ торское'свидетельство 138208), позволяющее прессовать изделия длиною хоть в целый километр. А это имеет грандиозное практическое значение, например, для1 дальнейшей электрификации нашей страны.

В ходе выполнения Программы КПСС нам предстоит построить миллионы километров линий электропередач. Где взять астрономические количества дефицитной ме­ ди, из которой делаются провода? Правда, медь можно заменить алюминием, которого в земной коре сколько угодно, но электропроводность у него меньше, чем у меди, и Для того чтобы не увеличивать потери энергии, алюминиевые провода должны быть гораздо толще. Одна неприятность влечет за собой другую. Раз толще, значит, и тяжелее. К тому же повышаются ветровые нагрузки, зимой увеличивается вес намерзающего на проводах льда. В результате резко возрастают разры­ вающие усилия, заставляя делать провода еще толще, пролеты между опорами— меньше, сами опоры — проч­ нее, массивнее. Все это удорожает строительство. Элек­ трики подсказывают простой выход. Они предлагают применить биметаллический провод: стальной сердечник будет нести нагрузку, а по алюминиевой оболочке по­ течет ток.

Но то, что просто для электриков, сложно для метал­ листов. Как вы изготовите такой провод? Наденете на стальной пруток алюминиевую трубу и станете воло­ чить? Ничего не получится. Мягкая алюминиевая труба станет тоньше, а пруток останется каким был.

Прессование по методу Гольмана—Прохорова—Ка- галовского впервые в мировой практике позволяет, срастив сталь и алюминий, получить биметаллический провод. Для этого в контейнер помещают свернутую в спираль алюминиевую трубу со стальным сердечником

66

и включают насос. Под действием давления и алюми­ ний и сталь выпрессовываются одинаково, образуя одновременно прочное соединение друг с другом. Самое денное, что таким способом можно получать провода практически неограниченной длины.

Магнит, вода и плазма

Некоторые новые принципы металлообработки осно­ вываются на физических явлениях, которые наблюдали очень и очень давние наши предки. Вспомните простень­ кий опыт, предваряющий знакомство с началами школьной физики. На фанерку насыпали железные опилки и клали ее на полюса веселой красно-синей магнитной подковки. Опилки, как живые, расползались по фанере, образуя затейливые и мохнатые узоры-усы. Магнитное поле направляло, формировало в простран­ стве частички железа... Не кажется ли вам, что и здесь скрыта возможность новейшего способа обработки ме­ таллов?

Действительно, совсем недавно родилась магнитная штамповка. Металлические листы или прутки окружают спиралью, соединенной с источником электрического тока. Мощное магнитное поле, возбужденное спиральюсоленоидом, изгибает прутки, выдавливает из листов полушария и волны. Правда, при этом витки солено­ идов сдавливаются силами противодействия, которые могут разрушить катушку. Ничего не поделаешь, всякое действие вызывает равное, но противоположно направ­ ленное противодействие. Выход уже найден. Следует делать опирали разового действия, дешевые, копеечные. Распались на кусочки после одной операции — ничего, не жалко.

Горизонты поиска новых и новых принципов штам-

67

68

рации. Как видно даже из самого названия, метод пре­ тендует на абсолютную универсальность. В чем его

суть?

Вращающиеся ролики непрерывно подают металли­ ческий стержень-электрод с небольшой, заданной уст­ ройству скоростью. Стержень входит в закрытую каме­

оседает на специаль-

69