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

батываемссти. Пенопласт можно резать обычными ин­ струментами или горячей проволокой, входящей в твер­ дую пену, как в масло. Если конфигурация модели очень сложна, то ее удобнее сделать из отдельных плас­ тин или блоков, а потом соединить мгновенно схваты­ вающим синтетическим клеем. Все это очень ускоряет дело, что особенно важно для ремонтных работ. Так, известен случай, когда в одном из агрегатов сломался большой литой маховик сложной формы. Поломка гро­ зила надолго остановить производство и принести боль­ шие убытки, поскольку для изготовления деревянной модели требовалась по крайней мере неделя. Из пено­ полистирола ту же модель удалось изготовить за не­ сколько рабочих часов.

Если нам нужна отливка с упрочненными, легирован­ ными поверхностями, то для этого достаточно ввести легирующие элементы в состав краски и покрасить ею соответствующие места модели. При заливке легирую­ щие элементы перейдут в тело отливки.

Многочисленные преимущества литья по испаряю­ щимся моделям — вот причина его быстрого распростра­ нения во многих странах. В Советском Союзе этот метод успешно опробован в Одесском проектно-технологиче­ ском институте. Необходимый для моделей бисерный полистирол уже изготовляется Мытищинским комбина­ том строительных материалов и изделий.

Молния в цехе

Подводная искра очищает отливки

Инженеры знают десятки способов, как превратить бесформенную глыбу металла в ажурную, точно отве­ чающую конструкторскому замыслу деталь. И, зыбирая из многих возможных путей обработки самый экономич­

00

ный, они чаще всего предпочитают литье. Действитель­ но, по своей простоте, дешевизне, отсутствию отходов оно не имеет равных. Недаром на наших заводах еже­ годно производятся десятки миллионов тонн чугунного, стального и цветного литья.

Но как говорится, и на Солнце есть пятна. Имеются свои недостатки и у литья. Связаны они со странным на первый взгляд делом: оказывается, получить даже самую сложную по форме отливку гораздо проще, чем очистить ее поверхность от накрепко приставших остат­ ков земли и пригара.

Чего только ни перепробовали литейщики! Шершавую «кожу» отливок секли яростными струями песка, обстре­ ливали стальной дробью, с раздирающим душу скреже­ том крутили в чистилищах галтовочных барабанов. Но результаты не утешительны: очистка идет чрезвычайно долго, цех наполняют облака едкой пыли из частичек песка, литейной земли и металла.

Несколько лучше недавно разработанная гидроочист­ ка. По отливкам хлещут сильной струей воды, бьющей под давлением 150 атмосфер. Пыли при этом не обра­ зуется, но и полной очистки добиться не удается, за­ чищать приходится вручную, как и раньше.

Ленинградский изобретатель Л. А. Юткин решил ис­ пробовать подводную молнию — открытый им электрогидравлический эффект. Как известно, этот эффект состоит в том, что между двумя опущенными в воду электродами заставляют проскакивать искры, причем каждый разряд сопровождается сильнейшим гидравли­ ческим ударом, повышающим давление в жидкости до нескольких десятков тысяч атмосфер. Интересно, что из-за чрезвычайной кратковременности этих ударов ги­ гантские давления не распространяются далеко. Поэто­ му в середине со суд а , близ электродов, вы можете дро­

61

бить в порошок булыжники, а стенки сосуда, будь они хоть из тонкой жести, останутся невредимыми.

Первые опыты по электрогидравлической очистке литья начались в лаборатории Юткина, в Ленинград­ ском политехническом институте, в 1955 году. В 1958 го­ ду по просьбе Новокраматорского машиностроительного завода была изготовлена первая лабораторная установ­ ка, ускорившая очистку в 40—50 раз.

Затем эксперименты перенесли на Ленинградский станкостроительный завод им. Я- М. Свердлова.

...Светлое чистое помещение, ничем не выдающее свою принадлежность к литейному цеху. Пульт управления — амперметры, вольтметры, рубильники, чут-чуть в сторо­ не конденсаторная батарея, выпрямители, трансформа­ тор. Отгороженный легкой перегородкой стоит металли­ ческий бак.

Вот кран опускает в бак стальную сетку с отливка­ ми. В воду вводится электрод — стержень в полиэтиле­ новой изоляции. После этого люди выходят из помеще­ ния.

Разряд! Молочно-белое сияние мгновенно заливает лабораторию. Слышен приглушенный удар, похожий на удар грома. Впрочем, это гром и есть. Только молния — двухметровая электрическая искра — проскакивает не­ высоко в небе, а под водой.

Удар следует за ударом, но поверхность остается спо­ койной, хотя там, в глубине, бушуют молнии и ударные волны раздвигают жидкость в стороны с космическими скоростями.

Ну, а что происходит с отливками? Спустя 5—7 минут электричество выключают, кран поднимает сетку, и они предстают перед нами блестящие, без единого пятныш­ ка, очищенные даже от литейной краски. Дальнейшая их обработка — одно удовольствие, И при этом ни пы­

62

Резание — быть или не быть ?

Скорая смерть обработки резанием — излюбленная тема пророков машиностроения. Но почему же заводы нашей страны ежегодно выпускают десятки тысяч то­ карных, фрезерных, карусельных, сверлильных, протяж­ ных, расточных, хонинговальных, шлифовальных, шевинговальных, зуборезных, строгальных и других стан­ ков, прямое назначение которых именно в том, чтобы резать металл? Почему тысячи конструкторов на десят­ ках заводов неутомимо разрабатывают новые, более совершенные модели, улучшают режущий инструмент? Почему годовой выпуск станков, достигший в послед­ нем году семилетки 165 тысяч штук, намечено к 1970 го­

64

ду довести до 185—220 тысяч? Да потому что только резание позволяет изготавливать самые точные детали, необходимые современному машиностроению. По мере совершенствования литья, ковки, штамповки область применения резания, конечно, будет сокращаться, но в основном за счет черновых, заготовительных операций. Металлорежущие станки возьмут на себя финиш — отделку, точную доводку детален. А от точности и от­ делки зависит в конечном счете качество и долговеч­ ность машин. Вот почему новый пятилетний план пре­ дусматривает преимущественный рост высокоточного станкостроения.

Резец и фреза далеко не исчерпали своих возможно­ стей. Как и другие технологические процессы, резание металлов с каждым днем совершенствуется и обога­ щается новыми открытиями и изобретениями.

Тупые резцы упрочняют детали

Особые режимы резания, предложенные канд. техн. наук В. М. Беспаловым из Ростова, уменьшают износ деталей в 6 раз и делают их нержавеющими. Пальцы тракторных траков работают в 10 раз дольше

В книге Владимира Орлова «Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения» рассказана притча об изобретателе, который хотел запатентовать кусок ме­ талла строго определенного веса.

«—...Остерегусь назвать цифру вслух.... И у стен есть уши!

Изобретатель озирается вокруг, пишет цифру на клоч­ ке бумаги и подносит к самим глазам эксперта:

— Вот, под строжайшим секретом....

Эксперт даже не глядит на бумажку.

-- Боюсь огорчить вас запоздалым известием, но ги­ ри, кажется, изобретены...

— Но ведь речь идет не о весе просто, а о строго опре­ деленном весе: ни граммом меньше, и ни граммом боль­ ше...»

Дальше эксперт по давно заведенному шаблону отка­ зывает изобретателю в патенте на том основании, что даже при самом точном соблюдении веса у куска метал­ ла не объявится каких-то особых свойств.

«—...Нет, объявится! — заявляет изобретатель.

—Но какие?

—Вообразите, что мы тут, рядом, довели вес шарика

вот до этой величины... Я ее определил путем долгих вычислений.... Только лучше остережемся даже вообра­ жать себя рядом. Предположим, что сидим от шарика за несколько километров и запрятались в самый наи­ прочнейший блиндаж. И глядим, прищурившись, через перископ с закопченными стеклами. Мы увидим на го­ ризонте растущий огненный шар ярче тысячи солнц. Он, бушуя, всплывает в небо, распестренный цветами раду­ ги, и земля закипает окрест. Растет выше облаков ис­ полинский гриб чудовищного взрыва... Извините, что я забыл назвать металл, из которого предлагаю сделать шарик. В нашем случае — это уран-235. Пока вес срав­ нительно небольшой, шарик будет как шарик, но как только доведем его до цифры, указанной на бумажке, масса его сделается критической. Рост количества по­ родит новые качества. В шарике вспыхнет цепная реак­ ция расщепления атомного ядра...— Эксперт вытирает пот со лба. Он понял теперь, куда гнет изобретатель. На бумажке была написана критическая масса заряда атомной бомбы...»

Открытие ростовского ученого, кандидата технических наук В. М. Беспалова, тоже чем-то напоминает изобре­

66

тение атомной бомбы. Так же, как и там, количество здесь порождает новое качество. Дело в том, что Бес­ палов среди бесчисленного множества возможных ско­ ростей резания и вариантов геометрии резцов нашел такие сочетания, которые обеспечивают стальным дета­ лям просто-таки невероятные свойства.

В своих исследованиях, которыми он занимался око­ ло 20 лет, Василий Маркелович, ныне декан Ростовскоского института сельскохозяйственного машиностроения, исходил из того, что прочность и износостойкость любой детали зависит в основном от физического состояния и микроструктуры поверхностных слоев металла. Действи­ тельно, износ, возникновение усталостных трещин, кор­ розия — все это начинается с поверхности. Поэтому нет необходимости в большинстве случаев изменять микро­ структуру стали по всему сечению детали. Достаточно это сделать только в поверхностном слое, ну, а этого, как оказалось, можно достичь без единой дополнительной операции, лишь за счет особых условий резания. Ведь при снятии стружки в поверхностном слое металла про­ исходит и нагрев, и пластическая деформация, и обра­ зуется определенный рельеф, то есть налицо все те эле­ менты, воздействием которых и пользуются металловеды, разрабатывающие любой вид термообработки и упроч­ нения. В самом деле, меняя затупление резца, мы в ши­ роких пределах можем менять силу его давления на де­ таль, а значит, и обусловливаемую этим давлением сте­ пень наклепа; от скорости резания зависит максималь­ ная температура нагрева и быстрота охлаждения. Подоб­ ные соображения для каждого специалиста по резанию как будто бы очевидны и даже травиальны, но когда Бес­ палов взялся за дело вплотную, начав с изучения лите­ ратуры, то он убедился, что в тысячах научных работ, посвященных исследованиям по резанию, почти всегда

упор делался на достижение максимальной производи­ тельности и почти никогда не рассматривалось влияние технологического процесса на сам металл. Возможно, это было следствием тех экономических критериев, по кото­ рым единственно важной представлялась валовая про­ дукция, качество же мало кого интересовало. Так или иначе, но физико-механические свойства и микрострукту­ ра поверхностного слоя металла после обработки реза­ нием до сих пор изучены недостаточно.

И Беспалов занялся их изучением. А для того, чтобы результаты исследований можно было сразу использо­ вать на практике, все эксперименты он проводил на «хромансиле» (ЗОХГСА) — стали, широко распространенной в автотракторной и авиационной промышленностях.

Опыты, потребовавшие большой тщательности, скру­ пулезно отработанной методики и точных измерений, про­ должались несколько лет. Василий Маркелович мето­ дично повышал скорость резания в пределах от трех до трехсот метров в минуту, десять раз менял исходную тер­ мообработку, брал то тупые, то острые резцы, а затем исследовал твердость, износостойкость, усталостную прочность образцов, их способность поддаваться корро­ зии и наносил полученные данные на большие графики. Это была поистине титаническая работа: ведь каждое испытание на усталостную прочность, износостойкость, коррозионную устойчивость может длиться десятки, а то и сотни часов.

После обработки целого вороха графиков и экспери­ ментальных данных Беспалов сделал окончательный вы­ вод: самую лучшую структуру хромансиль приобретает при скоростях резания свыше 100 метров в минуту, при­ чем износ резца по задней грани должен составлять при­ мерно 0,3 миллиметра. В этом случае в поверхностном объеме обработанного металла образуются три зоны

68