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

Но, пожалуй, самая интересная и осуществимая практически на любом заводе идея использования коррозии принадлежит московской изобретательнице, сотруднице Центрального научно-исследовательского института технологии и машиностроения Ариадне Дмит­ риевне Вершинской.

Наблюдая за фрезерованием жаростойких высоко­ прочных сплавов, изобретательница подметила непонят­ ную на первый взгляд закономерность: чем заготовки были чище, тем быстрее изнашивался инструмент. И, наоборот, грязные, покрытые коростой ржавчины и литейных пригаров детали обрабатывать было легче. Вершинская провела специальные исследования и при­ шла к неожиданному выводу, что в данном случае стой­ кость инструмента повышается благодаря.... ржавчине. Конкретно дело обстоит так. При каждом обороте фрезы твердосплавные режущие кромки то входят в металл за­ готовки, то выходят наружу. Жаропрочный материал, обладая высокой вязкостью, крепко приваривается к режущим кромкам. Отрываясь, каждая стружка уносит с собой частицы хрупкого твердого сплава. Так что уско­ ренный износ происходит не из-за трения, как обычно, а по причине выкрашивания. Если же заготовка ржавая, то пылинки окисла, попадая между стружкой и режущей кромкой, не дают им свариваться. Подобное явление хорошо известно сварщикам. Недаром они так тщательно стараются очистить металл от коррозии. Здесь же она вы­ полняет полезную роль, ухудшая свариваемость. Мало того, разъедая и растрескивая поверхностные слои заго­ товки, коррозия насыщает их хрупкими соединениями, разупрочняет, облегчает путь инструменту. На механи­ ческих свойствах будущей детали это не отражается: ведь растрескавшийся слой можно полностью удалить еще на черновых операциях.

120

Таким образом, нагревая и охлаждая заготовки в агрессивных средах — в сере, сернистых газах, ванадий­ содержащих золах, в хлористом железе, кислороде, хло­ ристом барии, поваренной соли, можно искусственно ин­ тенсифицировать процесс межкристаллитной коррозии, резко улучшить обрабатываемость жаропрочных сплавов. Конечно, специально греть заготовки до 800—1200° не имело бы смысла, да этого и не надо делать: просто нагрев под закалку или отпуск проводят в агрессивной среде. В одно и то же время идут два противоположных процесса: внутренние слои — будущая деталь — упроч­ няются, внешние — идущие в стружку — охрупчиваются, разупрочняются.

В ЦНИИТМАШе были проделаны опыты с серой, хло­ ристым железом и поваренной солью. В специальные ванны из нержавеющей стали с порошками из этих мате­ риалов помещались заготовки из ЭИ612 и IX18H9T. ЭИ612 идет на лопатки турбин, IX18H9T тоже очень рас­ пространенная сталь в современном машиностроении. Глубоко в порошок заготовки не погружали, их только слегка присыпали сверху, чтобы к металлу беспрепятст­ венно проникал кислород. Последующую обработку вели фрезами с режущими пластинками из твердого сплава ВК8. Как это часто бывает, самое дешевое и простое средство оказалось и самым лучшим. Так, сера сильно загрязняла стружку, хлористое железо курилось ядови­ тыми парами, поваренная же соль не выделяла никаких вредностей и обеспечивала максимальный прирост стой­

агрессивными материалами не всегда удобно. Но можно обойтись и без этого. Достаточно поставить ванны с по­ варенной солью где-нибудь в цехе и просто давать в них

121

деталям остывать после термообработки. Правда, в этом слу-ч-ае повышение стойкости инструмента будет несколь­ ко меньше.

Специалисты ЦНИИТМАШа, в частности начальник отдела технологии холодной обработки металлов профес­ сор А. И. Исаев, считают, что «реализация изобретения не связана с большими дополнительными затратами и может дать крупный экономический эффект».

Прикидочный расчет показывает, что если коррозия облегчит выполнение хотя бы одной станочной операции из десяти, то годовая экономия на каждый станок соста­ вит 140 рублей.

Динамомашина и холодильник на кончике сверла

Как с помощью карманной батарейки повысить стойкость сверл в три-четыре раза

Несколько лет назад советский ученый М. Т. Галей много работал над повышением стойкости спиральных сверл. Маленькие тонкие сверлышки, которым приходи­ лось вгрызаться в жаропрочную сталь, быстро тупились, ломались, теряли точность. Ученый менял технологиче­ ские режимы, пробовал разные углы заточки и к своему удивлению вдруг обнаружил, что основной причиной из­ носа является электричество, крошечная электродвижу­ щая сила, сама собой возникающая в месте контакта сверла с деталью. Ведь сверло и деталь, как правило, состоят из разных материалов и нагреты неодинаково. Значит, они и должны вырабатывать термоэлектричество, открытое еще полтора века назад немецким физиком Зеебеком. С этим электричеством Галей пробовал бо­ роться, меняя геометрию режущей части сверла. В то же время он высказал мысль, что более эффективный

122

путь — пустить в цепь станок — изделие — инструмент ток противоположного направления, включить, так ска­ зать, контрток. При этом изменится характер физических явлений в месте контакта сверла с деталью. Вместо эф­ фекта Зеебека мы будем наблюдать на кончике сверла эффект Пельтье — охлаждение спая под влиянием элек­ трического тока. Ведь эти эффекты тесно связаны друг с другом. Если сделать на стыке двух разных металлов маленькое углубление и налить туда каплю воды, то при каждой перемене направления тока вода будет то прев­ ращаться в лед, то оттаивать вновь. Эффект Пельтье бу­ дет сменяться эффектом Зеебека и наоборот.

На кончике охлажденного таким образом сверла за­ медлится образование окисной пленки, уменьшится коэф­ фициент трения, а следовательно, и износ.

Недавно эти соображения было решено проверить на опыте. Сотрудники Ростовского-на-Дону института сель­ скохозяйственного машиностроения А. Аваков и А. Рыжкин подсоединили к сверлу через скользящий контакт электрическую батарейку — источник постоянного тока. Замеры показали, что достаточно 10—20 миллиампер, чтобы стойкость твердосплавных и быстрорежущих сверл возросла в 3—4 раза. Но как нагляднее доказать, что дело именно в электричестве? Исследователи перемени­ ли направление тока переключателем, и стойкость сразу упала ниже обычной. Из этого следовало, что сверло надо подключать к отрицательному полюсу батареи, а заготовку к положительному.

Впрочем, можно обойтись и без батарейки. Достаточно разорвать электрическую цепь сверло — станок — деталь, изолировав корпус патрона от шпинделя станка куском стеклоткани и подложив под деталь лист текстолита. Правда, при этом стойкость инструмента возрастет чуть меньше. Но зато осуществить это проще.

123

Магнитное сверло

Инструмент вычерпывает стружку из глухих отверстий

Через разные промежутки времени срабатывает реле, и подающий конвейер автоматической линии делает шаг вперед. Бесшумно мигают разноцветные сигнальные лампочки, щелкают стальные зубья фиксаторов, и де­ таль — блок автомобильного двигателя, корпус редук­ тора, тележка электровоза — как вкопанная, застывает па следующей рабочей позиции. Сразу же оживают станки. Сотнями быстрорежущих жал впиваются свер­ ла в покорную заготовку. Вслед за сверлами, чтобы сде­ лать стенки отверстий гладкими, как стекло, придать им необходимую точность, ждут своей очереди зенкеры и развертки.

Вот тут-то и начинаются трудности. Если отверстие не сквозное, то после сверления в нем могут задержаться небольшие куски стружки. Попадет такой обломок под режущую грань развертки — будет испорчено отверстие, пойдет в брак деталь, «сядет», наконец, инструмент. При обычной работе на станках дело обстоит достаточ­ но просто. Станочник берет специальный ершик и про­ чищает каждое такое отверстие. А как быть на автома­ тической линии? Предусматривать для этого особые позиции и особые станки? Дорого и неудобно.

Советский изобретатель А. Е. Сегаль предложил спо­

нет и соленоид не обладает магнитными свойствами. Но как только оно доходит до нижнего крайнего положе­ ния, катушка включается в сеть переменного тока, свер­ ло намагничивается и, выходя из отверстия, извлекает

124

из него стружку до последнего кусочка. Двигаясь даль­ ше, сверло выходит из соленоидной катушки, размагни­ чивается, и стружка с него ссыпается.

Простое и эффективное изобретение А. Е. Сегаля (ав­ торское свидетельство 115568) найдет широкое приме­ нение на агрегатных и вертикально-сверлильных стан­

ках с многошпиндельными головками, встроенных в ав­ томатические линии.

Проволока из стружки

Токарный станок — волочильный стан

Среди многочисленных способов утилизации метал­ лической стружки один из самых оригинальных безус­ ловно принадлежит ленинградскому изобретателю Льву Александровичу Юткину (авторское свидетельство

90443).

Прежде всего надо добиться, чтобы стружка стала сливной, непрерывной. Вообще говоря, такая стружка самая неприятная с точки зрения техники безопасности. Острые, как бритва, синеватые от жара кольца того и гляди полоснут токаря. Но здесь этого опасаться не приходится. Изобретатель сразу пропускает выходящую из-под резца стружку через волочильную фильеру. Го­ товая проволока тут же наматывается па специальный вращающийся барабан. Для способа, предложенного Юткиным, важно, чтобы стружка была в сильно нагре­ том, пластическом состоянии. Обычно она нагревается сама собой, в процессе резания. В противном случае между резцом и фильерой ставят виток высокочастотно­ го индуктора и дополнительно подогревают ее до нужной температуры.

125

Двухсторонний метчик

Болгарская сенсация. Нарезка резьбы ускоряется в 20 раз

Институту металлорежущих станков в Софии не так давно было поручено спроектировать станок для нарез­ ки внутренних резьб больших диаметров и с большими углами подъема. Как известно, пи на одном резьбона­ резном станке в мире невозможно быстро выполнить такую работу. Так что задание было серьезным экза­ меном для болгарских изобретателей-машиностроителей.

Дело в том, что внутренние трапецеидальные, ленточ­ ные и некоторые другие резьбы, при нарезке которых возникают большие количества стружки, очень распро­ странены. Они характерны для миллионов деталей то­ карных и фрезерных станков, тракторов, автомобилей, вагонов и т. д. Обработка этих деталей необычайно трудоемка, требует множества резьбонарезных станков: как правило, чтобы образовать полный профиль резьбы, нужно два, три, четыре и более метчика. Каждый из них приходится выворачивать из обрабатываемой дета­ ли, заменять следующим. В результате минуты склады­ ваются в часы. Токарь тоже работает не быстрее: масса рабочих проходов и столько же холостых ходов суппор­ та отнимают уйму времени, а качество часто оставляет желать лучшего. Ускорить обработку и повысить каче­ ство внутренних резьб пытались ученые и инженеры многих стран. Но существенного прогресса в этом деле до сих пор добиться не удалось. Никакие мелкие усо­ вершенствования не могли изменить главного: живое сечение метчика всегда мало, а нагрузку — крутящий мо­ мент— он несет очень большую. Но что поделаешь: диаметр метчика ограничивается диаметром нарезаемой резьбы. Пробовали делать инструмент из качественных

126

высокопрочных сталей, менять геометрию режущей час­

Нельзя ли подводить рабочий крутящий момент к мет­ чику не с одной стороны, как обычно, а с двух сторон? Ведь в этом случае максимальная нагрузка на живое сечение метчика сразу уменьшится вдвое. В этой прос­ той идее полностью заключено революционное изобре­ тение болгарских инженеров. И. Харалампиева и А. Налева. Осталось лишь сконструировать машину, вопло­ щающую остроумную изобретательскую идею на прак­ тике.

Самым трудным было сконструировать механизм, ко­ торый бы точно делил крутящий момент на две равные части и прикладывал бы их к верхнему и нижнему кон­ цам метчика. После теоретических и конструктивных проработок молодым болгарским изобретателям уда­ лось построить первый опытный образец станка. Его подвергли тщательнейшим испытаниям. С помощью чув­ ствительной электронной аппаратуры замерялись кру­ тящие моменты и осевые силы, скорости, ускорения, параметры стружки, точность готовых деталей и многое другое. Только через несколько месяцев конструкторы и изобретатели вздохнули спокойно: экспериментальные данные, сведенные в аккуратные таблицы и графики, неопровержимо свидетельствовали, что резьбонарезной станок РОС-01 (так назвали свое детище инженеры) на­ резает внутренние резьбы в 20 (!) раз быстрее, чем лю­ бой другой станок в мире. Точность резьбы отвечает требованиям существующих стандартов, чистота по­ верхности хорошая.

127

Впервые новый станок был выставлен на всенародное обозрение на XXI международной ярмарке в Пловдиве. Станок получил золотую медаль, нм заинтересовались зарубежные специалисты. Многие западные станко

К Р У Т Я Щ И Й

Раньше крутящий момент подводился к метчи­ ку с одной стороны, теперь — с двух.

строительные фирмы приобрели лицензию на это пер­ спективное болгарское изобретение. Советский Союз и ГДР заключили с Болгарией специальные договоры на поставку станков РОС-01. Любое предприятие, приме­ няющее эти высокопроизводительные машины, получит немалый экономический выигрыш.

Факел на станке

Плазма и резец. Точная деталь за один проход. Огнемет на токарном суппорте

Излюбленный прием неисправимых бюрократов — никогда не доводить работу сразу до конца. «Вот этот

128

документик я подпишу, а ту бумажку, будьте добры, снесите Иван Иванычу» — обычно говорит он и назы­ вает учреждение, расположенное в другом конце горо­

да. А ведь гораздо быстрее было бы сделать все сразу, на месте.

Технологи, специалисты по механической обработке, на первый взгляд тоже напоминают таких бюрократов. Разве не проще было бы с начала и до конца обраба­ тывать деталь на одном и том же станке, а не застав­ лять гулять ее по цеху? Зажал в патрон болванку, гру­ бую и грязную, а снял — сверкающее стальное кружево, которое само так и просится на сборку. Но нет —■тех­ нологи не разрешают. Однако в отличие от вышеупомяну­ тых бюрократов у них имеются для этого веские техниче­

ские причины.

Дело в том, что станки, как правило, делятся на чер­ новые и чистовые. Черновые — это могучие ломовики, залитые маслом, засыпанные окалиной суровые скри­ пучие работяги, способные снимать стружку толщиной в палец. Однако блоху на них подковать не удастся. Боль­ шие рабочие усилия лишили их точности, и они годятся лишь для черновой обработки. Наоборот, станки точные, прецизионные ведут аристократический образ жизни. Их тщательно оберегают от перегрузок, нежно протирают концами. В помещении, где они находятся, стараются поддерживать постоянную температуру. Грязным заго­ товкам-болванкам сюда вход воспрещен. Станки-арис­ тократы снимают лишь тонкую стружку, кладут, так сказать, последний штрих на предварительно обрабо­ танные детали.

Как видите, совмещать черновые и чистовые опера­ ции на одном и том же станке было бы технически без­ грамотно. А идея заманчивая: не придется переставлять детали, выверять их каждый раз заново, легче автома-