книги из ГПНТБ / Муслин Е.С. Металл меняет форму

Я опешил. В высококачественную сталь умышленно вводить серу и фосфор! Загрязнять сталь примесями, от которых все металлурги мира стараются освободиться!

— А может быть, все-таки это какое-то недоразумение? Мастер показал пальцем на две аккуратно сложенные

около печи кучки какого-то материала.

— Вот на всякий случай приготовил феррофосфор и сернистое железо. Если их содержание окажется ниже установленного предела, придется добавлять.

По зачем вы это делаете?

— Заказчик потребовал, а почему — мне неизвестно. И вот, просматривая в лаборатории доктора Каллена папки с материалами о проведенных исследованиях, я натолкнулся на интересное письмо. Представитель фирмы Круппа сообщал, что заводы Маузера предпочитают крупповской стали сталь заводов Бёллера. Крупповская сталь, обладая теми же самыми механическими свойства­ ми, хуже полируется, нежели сталь Бёллера. Далее в письме стояло: «Направляю вам два образца стали — плохо полирующуюся крупповскую и хорошо полирующу­ юся сталь Бёллера. Прошу довести качество нашей стали по всем показателям до качества стали Бёллера, иначе

мне трудно будет размещать заказы».

Вэтой же папке находились результаты анализа прис­ ланных образцов. Оба образца были на редкость похожи но всем показателям, они отличались только содержанием серы и фосфора: в стали Бёллера содержание этих эле­ ментов было выше.

Всвоем заключении на основе проведенного исследова­ ния доктор Каллен писал: «В сталеплавильном цехе увлеклись, по-видимому, снижением содержания серы и фосфора, и сталь стала хуже полироваться. Необходимо несколько поднять содержание этих элементов. Как пока­ зало сравнение двух образцов, более высокое содержание

100

указанных элементов не отражается на механических свойствах стали. Но, конечно, надо знать чувство меры, н в этой марке стали содержание серы и фосфора выше 0,02 процента по каждому из этих элементов допускать нельзя».

Итак, советским инженером разработан новый, всесто­ ронне проверенный способ, позволяющий машинострои­ телям получить большую выгоду. Причем для внедрения его не нужно почти никаких усилий, никакого дополни­ тельного оборудования, никаких капитальных затрат.

Теперь, когда каждый рубль, сэкономленный производ­ ственниками, пойдет на нужды предприятия и его работа ников, предложение Ломинского должно привлечь внима­ ние всех, кому приходится обрабатывать стальные от­ ливки.

Резцу помогает нагрев

Горячие детали обрабатывать на станках легче

Эта замечательная идея впервые была высказана киев­ ским рабочим Бойко ровно 30 лет назад, когда он подал оригинальное рацпредложение: фрезеровать стальные де­ тали горячими, не давая остыть им после штамповки.

Металл от нагрева размягчается, и скорости резания можно поднять в несколько раз. Предложение было при­ нято и принесло большую экономию. Однако широкого распространения оно пока не получило по ряду причин. Прежде всего способ этот почти неизвестен производст­ венникам. Во-вторых, детали не всегда бывают достаточ­ но нагреты на предыдущих операциях и их нужно греть специально. А как это сделать? Греть в печах дорого, да и устанавливать нагретые болванки на станок не очень удобно. Значит, это нужно делать прямо на станке. Про­

101

бовали использовать ацетиленовые горелки — получалось не слишком хорошо.

Гораздо лучшие результаты дал метод высокочастотно­ го нагрева, предложенный известным советским изобре­ тателем Г. Бабатом.

Перед резцом движется кольцеобразный индуктор, ос­ тавляя за собой малиновое кольцо раскаленного металла, в которое и вгрызается острие резца.

Другой перспективный способ — нагрев электрической дугой. В этом случае коэффициент полезного действия по­ лучается выше. Конечно, эти методы неприменимы, если деталь недостаточно жесткая и ее может «повести». Тут незаменимым окажется совсем недавно разработанный способ нагрева электронным лучом. Он позволяет в доли секунды повышать температуру небольшого участка по­ верхности перед самым резцом до нескольких тысяч гра­ дусов, оставляя соседние участки совершенно холодными.

До сих пор развитие этого прогрессивного метода об­ работки сдерживалось высокими ценами на электроэнер­ гию. Очевидно, это препятствие скоро отпадет, тем более что Программой КПСС предусматривается самое широ­ кое применение электроэнергии на производстве.

Какие же конкретные выгоды дает резание нагретого металла? Об этом можно рассказать подробно, основы­ ваясь на диссертациях советских инженеров Н. В. Талантова и М. В. Мостового, на опыте некоторых пред­ приятий.

Усилие резания снижается в 4—5 раз, в 10 - 50 раз воз­ растает стойкость инструмента, чистота обработанной по­ верхности увеличивается на два класса, в несколько раз уменьшается потребная мощность станков.

Что касается точности, то изменение размеров детали, вызванное нагревом, для черновой обработки не имеет значения, а для чистовой легко поддается учету. Впрочем,

102

с этой проблемой инженеры сталкиваются не впервые, так как детали всегда разогреваются при обработке их на станках.

Эти результаты достаточно универсальны, они подтвер­ ждаются на обычных и аустенитных сталях, на сормайте и других труднообрабатываемых сплавах. Благодаря на­ греву удается обрабатывать материалы, которые раньше вообще не поддавались обработке резанием.

Распухающий вал

Изобретения ульяновского ученого Б. М. Аскинази — революция в ремонтном деле. Токарный вместо шлифовального. Закалка прямо на станке. Легирование деталей проволокой

5 февраля 1959 г. в известном американском техниче­ ском журнале «Мэшин дизайн» («Конструирование ма­ шин») появилась такая публикация: «Еще раз о первен­ стве русских! Видимо, никто не будет особенно удивлен, узнав, что советские инженеры, прославившиеся своими достижениями в освоении космоса, не сидят, сложа руки, и в такой области, как металлообработка. Для замены шлифовки они предложили радикально новую техноло­ гию, так называемое электромеханическое сглаживание, обладающее колоссальными преимуществами».... Далее шел дословный перевод статьи заведующего кафедрой Ульяновского сельскохозяйственного института Бориса Моисеевича Аскинази, опубликованной в журнале «Ме­ талловедение и термическая обработка». На этот раз чутье не обмануло американских журналистов. Сенсация не оказалась дутой, ибо изобретения Б. М. Аскинази дей­ ствительно новая перспективная область металлообработ­ ки и подлинная революция в ремонтном деле.

103

В тридцатые годы, когда «Россия во мгле» начала превращаться в страну всеобщей электрификации и электростанции росли, как грибы, многие изобретатели стали искать новые области применения для электричест­ ва. Среди энтузиастов были и два молодых инженера — Борис Аскииази и Георгий Бабат, впоследствии извест­ ный ученый, писатель и изобретатель. Друзья пропуска­ ли через резец и обрабатываемую деталь электрический ток, металл размягчался, и резание заметно облегчалось. Эта работа, опубликованная еще в 1939 г., была первой в своем роде. С нее, собственно, и началось все электро­ резание, широко применяемое сегодня для обработки са­ мых неподатливых сплавов. Но в те времена энергия стоила еще дорого, электрооборудование было дефицит­ ным, и опыт новаторов не подхватили. Прошло несколько лет. Борис Аскииази, продолжая совершенствовать свой метод, поступает на ленинградский Кировский завод. Теперь электричество интересует изобретателя уже как помощник при отделочных операциях, от которых в ко­ нечном счете зависит долговечность, износостойкость, на­ дежность машин. Аскииази добивается неплохих резуль­ татов. Разработанный им электромеханический метод чистового точения (авторское свидетельство 83000) по­ лучает высшее признание производственников: переобо­ рудованные для этой цели станки встраивают прямо в поточную линию. Только тот, кто на себе испытал неумо­ лимую власть заводского ритма, способен оценить всю глубину такого доверия. Ведь стоит конвейеру запнуться на считанные минуты, как новинку, не выдержавшую су­ рового испытания, навсегда исключат из технологиче­ ского процесса. И не помогут никакие приказы, никакие призывы к внедрению. Подобно саперу, изобретатель иногда может ошибаться только один раз.

104

тренировал его. Когда все приемы были отработаны, то­ каря, не останавливая производства, вместе со станком вдвинули на то место, где только что стоял шлифоваль­ ный станок. Производительность труда на отделочных операциях сразу же подскочила втрое, расход электро­ энергии сократился вчетверо (у токарного станка мощ­ ность привода в несколько раз меньше, чем у шлифо­ вального), улучшились и условия труда: исчезли облака абразивной пыли, поднимавшиеся от шлифовальных станков. Только на одной тракторной детали завод полу­ чил свыше 70 тысяч рублей годовой экономии, не гово­ ря уж о существенном повышении качества, износостой­ кости электрообточенных поверхностей. За внедрение прогрессивной технологии Аскинази и его сотрудникам было тогда присвоено звание «Лучшая бригада изобре­ тателей Ленинграда».

До сих пор Аскинази заставлял электричество помо­ гать резцу. Но скоро помощник стал вытеснять основно­ го работника. В самом деле, зачем осложнять отделоч­ ную операцию резанием, если можно и без него обойтись? Изобретатель брал начерно обработанную деталь, по­ крытую частою сеткою рисок, ставил ее на станок, а за­ тем как бы проглаживал ее «утюгом» •— пружинной дер­ жавкой с широкой пластиной твердого сплава, через ко­ торую опять-таки шел электрический ток. Хотя никакой стружки при этом с детали не сходило, поверхность ее становилась блестящей, как после полировки: чистота теперь достигала 8—9-го класса. Новый метод, назван­ ный изобретателем электромеханическим сглаживанием (авторское свидетельство 91961), позволяет полностью за­ менить шлифование, более универсален, более доступен производственникам.

107

Мы уже говорили об экономии электроэнергии и об увеличении производительности. Мало того, только сгла­ живанием можно добиться, чтобы и чугунные поверхно­ сти блестели, как полированные. Но самое главное то, что электромеханическое сглаживание с успехом заме­ няет поверхностную закалку (ведь часто ее применить невозможно), поверхностный наклеп (для серого чугуна он неэффективен), повышает сопротивление усталости и износу одновременно. Последнее является уникальным свойством сглаживания. Обычно одно исключает другое. Пример тому — разработанный ЦНИИ МПС способ хро­ мирования шеек дизельных коленчатых валов. Сложный и дорогой, он несколько увеличивает их износостойкость, зато снижает выносливость.

Но возвратимся к закалке. Для многих деталей энер­ гетического и металлургического оборудования, горных, дорожных, строительных, сельскохозяйственных машин, работающих при больших скоростях, в условиях повы­ шенного износа, в абразивной среде закалка — недоступ­ ная роскошь. Так, для крупных деталей нужны огромные шахтные печи, а они не всегда имеются, кроме того, детали сложной конфигурации могут при нагреве покоро­ биться. При сглаживании поверхностная закалка произ­ водится на том же станке, где деталь перед тем обраба­ тывалась. Нужно только поставить понижающий тран­ сформатор и заменить токарный станок гладилкой. Мгновенно нагревая пробегающую под ней поверхность, сквозь которую тепловой поток стремительно уносится к холодной сердцевине детали, гладилка «утюжит» ее, по­ крывает деталь защитным чулком из какого-то сплава. Тоненькие полоски такого сплава впервые были обнару­ жены В. П. Кравз-Тарновским еще в 1928 г. при испыта­ нии стальных образцов на удар. Потом их находили в по­ верхностных слоях изношенных деталей паровозов и

108