На одном из моторостроительных заводов, в цехе, где обрабатываются шейки коленчатого вала, произошел такой случай. Двое рабочих занимались шлифовкой валов. Работали оба одинаково, детали получились хорошего качества, и мастер у обоих принял работу. Когда собрали моторы, оба вала установили на свои места, а затем на испытательном стенде моторы начали испытывать.
И тут произошла странная вещь. Валы, изготовленные совершенно одинаково: в одном и том же цехе, на одинаковых станках и одинаково хорошо отшлифованные, повели себя по-разному.
Один работал нормально. Другой же «капризничал»: его заедало, смазка выдавливалась, — словом, не работа, а брак.
Моторы остановили, разобрали, валы осмотрели. Действительно, обработаны они одинаково, только один рабочий снимал стружку шлифовальным кругом, двигая его слева направо, а другой делал то же, передвигая круг справа налево. Какая, подумаешь, разница! Результат-то ведь один и тот же.
Но когда на валы попала смазка, она повела себя по-разному: на одном из валов держалась, на другом — быстро вытекала по тем еле заметным спиралькам, которые остались после обработки. Эти спиральки располагались так, что открывали маслу дорогу, а с уходом масла вступало в свои права трение — грозный враг машины. И вал отказывался работать.
Оказывается, обрабатывая металл, можно и испортить его, если не глядеть в будущее детали, не видеть ее в работе.
Заглянуть в будущее здесь означает — определить предварительно, насколько шероховатой станет деталь после «приработки», когда трение еще не вредно, а полезно. Если бы на валу, о котором мы говорили, были заранее сделаны штрихи не в одну сторону, а крест на крест, — масло не вытекало бы сразу, износ не был бы столь велик.
Обработка поверхности металла.
Обработка меняет свойства поверхности металла. Но как же узнать, какой станет поверхность в работе?
Это сделал лауреат Сталинской премии профессор П. Е. Дьяченко. Он разработал способы определения наилучшего, как говорят, оптимального качества поверхности, помогающие технологам бороться с износом.
Найдены методы получения гладкой поверхности металла.
Таких способов обработки — их называют чистовыми — есть теперь несколько.
Замечено было, что при обточке детали резцом с большой скоростью поверхность получается более гладкой. Особенно чистой получается она, если снимать тонкую стружку: тогда резец не успевает повредить поверхностный слой, заметно нагреть его. Так происходит дело при точении в тонко-расточных станках, на которых обрабатываются, например, детали реактивных двигателей. Дело это не только тонкое, но и точное: деталь вращается в станке со скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту, без всяких колебаний, резец понемногу и плавно врезается в металл. Вся обработка ведется автоматически — только автомат и может выполнить такую сложную, точную работу.
Подобным способом, снимая тонкий слой стружки, фрезеруют детали на станках для тонкого фрезерования.
Когда нужна еще более гладкая поверхность, у технолога есть в запасе другие способы.
Он может обратиться к помощи абразивов — материалов, состоящих из твердых режущих зерен, вкрапленных в связующую массу. Простейший абразив — точильный камень или наждачная шкурка. Зерна абразива — это своеобразные резцы, которые срезают неровности на поверхности детали.
Деталь и абразивные бруски в станке двигаются в противоположные стороны относительно друг друга. Режущие зерна выравнивают поверхность. И чем сложнее их относительное движение, тем лучше срезаются все выступы, гребешки, тем более гладкой получается деталь. Абразивные бруски могут, например, вращаться и в то же время двигаться взад и вперед. При таком способе получается зеркальная поверхность, на которой еле заметны штрихи от крошечных резцов-абразивов.
А при «сверхотделке» — суперфинише — бруски и деталь могут одновременно совершать более десяти различных движений, колебаться, вращаться, двигаться в разных направлениях. Постепенно ликвидируются все последствия предыдущей обработки. После шлифовки можно зажечь спичку об отшлифованную деталь, потому что на ее поверхности еще остались неровности. После суперфиниша спичка не загорится.
Например, нужно обработать кольцо шарикоподшипника.
Не будем повторять еще раз, насколько важно получить возможно более гладкую поверхность, — особенно, если подшипник работает на больших скоростях.
После шлифовки, полировки и притирки — кропотливой, тщательной обработки — поверхность все же еще неровна. Их немного, этих микроскопических бугорков и впадин, но они есть.
Кольцо зажато в станке и медленно вращается. Внутри по кольцу скользят, плотно прилегая к нему, брусочки, совершая быстрые, незаметные для глаза, колебания — несколько сот в секунду, и в то же время деталь делает ряд других, более медленных движений. Металл не нагревается при этом — на поверхности почти не остается трещинок, неровностей. Она получается гладкой, как зеркало, и очень чистой.
Но нельзя упускать из вида другую сторону дела.
Обработка меняет свойства поверхностного слоя. Внутри металл один, снаружи, с поверхности, он становится другим.
Резец снял стружку и нарушил правильное расположение кристаллов, смял, сломал их. Металл слабеет: он легче поддается разрушающему действию напряжений. Малейшая трещинка может теперь грозить катастрофой.
Твердый и хрупкий чугун, например, после обработки может стать с поверхности мягким, пластичным.
При шлифовке, особенно когда она идет с большой скоростью, обрабатываемая поверхность местами нагревается. При обработке резцом температура может доходить до 1000°! А теплота действует на металл, и может случиться, что свойства металла изменятся в худшую сторону.
Прочные сплавы, из которых делают детали быстроходных машин, — особенно чувствительны к обработке. Вот почему важно упрочить такой сплав с поверхности, сделать его выносливым, парализовать вредное влияние обработки.
Плавка в индукционной электропечи.
Эту задачу решают разными путями.
На помощь призывают химию и электричество, тепло и холод и другие способы покорения металла.
Можно насытить поверхностный слой азотом или углеродом. Сложные химические соединения азота или углерода с металлом укрепят его поверхность, потому что твердость их очень высока. Металлу, ослабленному обработкой, не будет так страшен износ.
Однако не очень-то просто заставить металл соединиться с азотом. Азот с трудом вступает в соединения и то лишь при высокой температуре.
Деталь приходится нагревать в течение нескольких суток в аммиаке — газе, содержащем азот. Прочность заметно возрастает, а размеры азотированной детали изменяются всего лишь на 1–2 микрона.
Технологи одевают металл в «броню», покрывая его слоем другого металла, более прочного.
Такое бронирование часто бывает необходимо потому, что не только обработка разрушает металл, но и та среда, в которой он работает.
Тяжело приходится материалам турбин при их работе. Мы говорили о том, что лопатки паровой турбины работают в струе перегретого пара, в который попадают различные вещества, усиливающие разъедание металла. Лопатки газовой турбины находятся в потоке раскаленных газов, сильно разбавленных воздухом, значит — кислородом, который способствует быстрому ржавлению, разъеданию металла. И лопатки могут быстро выйти из строя, разрушиться, если их не защитить.
Для такой защиты в металл добавляют элементы, повышающие его стойкость к разъеданию — коррозии. Они образуют прочную защитную пленку. Применяют и другие способы.
Металл азотируют. Металл покрывают защитным слоем цинка — оцинкованные изделия не боятся сырости. Хромированные детали лучше сопротивляются износу. Тончайшая пленка окислов хрома не дает окислению проникнуть в глубь металла, разрушить его. Выходит, с окислением борются окислением. Окисляясь, «жертвуя собой», металл покрытия защищает деталь.
Металл покрывают металлом с помощью электричества. В электролитических ваннах, где растворены соли хрома или цинка, никеля или серебра, ток отлагает тончайший слой металла на поверхности детали.
В этих ваннах электричество может не только никелировать или хромировать металлы. Оно может их полировать. Такая полировка одновременно и борьба с коррозией.
Плавка в дуговой электропечи.
Нетрудно понять, почему электролитическую полировку сейчас все шире применяют технологи. Детали часто бывают очень сложной формы. Примером может служить турбинная лопатка, поверхность которой изогнута довольно причудливо. Но это не прихоть конструктора, а результат точного расчета, подтвержденного опытом.
Чтобы отполировать лопатку на станке, нужно полчаса. За то же время электрополировкой можно обработать тысячу лопаток!
Когда электричество наносит покрытие, оно наращивает металл.
Когда электричество полирует, оно, наоборот, снимает слой металла. Тот слой, где есть неровности, царапины, трещины, то, что мешает детали быть гладкой, — удаляется.
Сглаживается поверхность металла.
Следов обработки резцом на ней уже нет, и металл становится более прочным снаружи. Полировка защищает его от коррозии и износа. Почти в полтора раза повышается стойкость режущего инструмента к износу.
Оказалось, что с помощью электричества можно покрыть металл слоем другого металла и не в электролитических ваннах.
Электроискровая обработка — открытие советских ученых Б. Р. и Н. И. Лазаренко — позволяет наносить равный слой металла на металлическую деталь. При этом получается очень прочное покрытие. Так электроискровым способом покрывают резцы слоем твердого сплава.
Оказалось, что вообще электроискровая обработка дает более прочную поверхность, чем механическая. О том, как электрическая искра обрабатывает металл, мы поговорим ниже.
Закалка токами высокой частоты.
Электричество может закаливать поверхность металла.
Вспомним про быстроходные зубчатые передачи. Зубчатые колеса нужно сделать износоустойчивыми. Что же тут, казалось бы, мудреного! Закалить их — и только. Но этим дело лишь испортишь.
Если вся шестерня будет закалена, она станет не только твердой. Она станет и хрупкой. А хрупкая шестерня не выдержит толчков и ударов, неизбежных при работе зубчатой передачи.
Выход в том, чтобы закалить металл лишь с поверхности, не закаляя сердцевины. Твердая «корка» предохраняет от износа, а вязкая сердцевина хорошо сопротивляется толчкам и ударам.
Это и позволяет сделать закалка токами высокой частоты, разработанная лауреатом Сталинской премии В. П. Вологдиным и другими советскими учеными.
Шестерня помещена внутрь нагревательного индуктора высокочастотной закалочной установки. Этот индуктор создает быстропеременное электромагнитное поле. Оно возбуждает токи в металле шестерни, которые растекаются по поверхности, прогревают ее; внутрь же тепло не проходит. Закаливается только тонкий поверхностный слой — то, что нам и нужно.
Как происходит закалка токами высокой частоты, каковы были ее первые шаги?
Вот что рассказывает лауреат Сталинской премии доктор технических наук профессор Г. И. Бабат:
«Наступил долгожданный момент первого испытания. Большая шестерня от коробки передач укреплена внутри нагревательного витка из медной трубки.
Щелкает контактор. Генератор включен. Нагрев начался.
Блестящая полированная поверхность стали темнеет. По ней проходят цвета побежалости: соломенно-желтый, синий, темнобурый.
Измеритель мощности показывает, что сталь потребляет восемьдесят киловатт. Проходит секунда, вторая. Боковая поверхность шестерни начинает светиться вишневым накалом.
И тут — удивительная вещь! — стрелка измерителя мощности идет в обратную сторону. Резко падает поток энергии, потребляемой раскаленным металлом.
Сталь берет теперь в 8 раз меньше мощности, чем мгновенье до того.
Нам повезло, удивительно повезло! Оказалось, что наиболее распространенные марки стали обладают свойством уменьшать свое потребление мощности — „самовыключаться“ из процесса нагрева, как только температура поверхностных слоев изделия достигнет значения, необходимого для закалки… Так сталь сама себя спасает от перегрева…
Электролиз.
Для массового производства существуют теперь специальные закалочные станки-автоматы. Они вводят закаливаемое изделие в индуктор, автоматически дают требуемую выдержку нагрева, а затем переносят изделие в охлаждающую жидкость (воду, масло, эмульсию), или же охлаждающая жидкость выбрызгивается на нагретое изделие через отверстия в нагревательном индукторе. Такие закалочные автоматы могут быть включены в общую линию станков механической обработки. При этом отпадает иногда необходимость в специальном термическом цехе.
Высокочастотный нагрев удешевляет производство, оздоровляет условия труда, повышает живучесть механизмов».
Химией, теплом, электричеством не исчерпывается, однако, вооружение технолога.
Он может обработать деталь дробью. Если посмотреть, как это делается, то покажется, что совершается преступление. Готовую обработанную деталь бомбардируют градом маленьких стальных или чугунных шариков, размером от 0,5 до 1,5 миллиметра. Они с силой выбрасываются струей сжатого воздуха или лопатками быстровращающейся турбинки.
Обработка дробью упрочняет поверхностный слой на глубину примерно 0,2 миллиметра. Происходит, как говорят инженеры, наклеп — упрочение металла, вызванное изменением свойств его поверхностного слоя.
Долговечность, живучесть детали возрастает в несколько раз.
Кроме обдувки дробью, технолог может применить, если речь идет о детали цилиндрической формы, обкатку роликами, также вызывающую наклеп, а значит, и повышение поверхностной прочности.
Деталь зажата между тремя стальными закаленными роликами. Ролики давят на нее с силой тем большей, чем крупнее деталь. И, держа ее в своих крепких объятиях, они обкатывают ее, «проглаживают», как своеобразный утюг, со всех сторон. Ровная, приглаженная поверхность получается после такой обкатки, притом и более прочная. Иногда утюжка роликами делает поверхность детали такой чистой, что ни шлифовки, ни полировки уже не требуется.
Электрополировка.
Наклепом пользуются и при хорошо известных способах холодной обработки — таких, как ковка, штамповка, прокатка, которые придают металлу повышенную прочность. Штамповка, кроме того, позволяет изготовлять детали очень точно, — и многие детали такой быстроходной машины, как газовая турбина, штампуются.
Холодная обработка, вызывающая наклеп, и горячая обработка — такая, как закалка, упрочняют металл.
Тепло издавна служило человеку для изменения свойств металлов.
Советские ученые поставили ему на службу и холод. На наших металлургических и машиностроительных заводах впервые появился новый помощник человека, обрабатывающий металл. Холод помогает справиться там, где бессильным оказывается тепло.
Он также меняет внутреннее строение металла. Сталь сложного химического состава требует и сложной тепловой обработки. Чтобы закалить такую сталь, нужно добиться перестройки кристаллов в металле. Бывает, что такая перестройка не успевает закончиться, хотя сталь уже остыла. Тепловая обработка завершена, но металл перестроился не весь: остались еще участки незакаленные, мягкие.
Теперь, когда растут скорости, напряжения, давления, температуры в машинах, с таким, казалось раньше неизбежным, недостатком закалки мириться стало нельзя. Но как с ним бороться?
Иностранные ученые бессильны были ответить на этот вопрос. него ответили советские ученые. Надо дать металлу время, чтобы перестройка структуры металла закончилась полностью, чтобы закалка была окончательно завершена, решили они. Для этого металл нужно охладить не как обычно до комнатной температуры, а еще ниже: до 70—100° ниже нуля.
И действительно, в охлажденном металле закалка (скорее уже не закалка, а «замораживание») шла до, конца. Когда же металл вновь нагревался до комнатной температуры, он сохранял приобретенные закалкой свойства. Он становился твердым, и гораздо более твердым, чем только при закалке, потому что теперь в нем не было «мягких» участков, той капли дегтя, которая портила бочку меда.
Обработка холодом позволяет повысить твердость деталей машин иногда почти на треть или на половину. Улучшается качество деталей— например таких, как шестерни, увеличивается срок их службы.
Мы говорили до сих пор о том, как упрочить металл, о том, как для этого инженеры-технологи пользуются теплом и холодом, электричеством и химией, обработкой дробью и обкаткой роликами.
Все это — способы упрочить металл.
Электролитическое рафинирование (очистка).
А теперь нам придется поговорить о том, как уменьшить прочность металла.
Уменьшить прочность? Но борьба за скорость — это борьба и за прочность. Это борьба за прочный металл, который нужен для быстроходных машин. Как же можно бороться с прочностью? И, главное, зачем?
Здесь приходится вспомнить о резании.
Резцом из простой углеродистой стали нельзя резать специальную, легированную сталь. Это все равно, что резать твердое дерево жестяным ножом. А уж если и попробовать так резать, то осторожно, медленно, чтобы резец не затупился скоро, не перегрелся и не вышел из строя.
Чем прочнее металл, тем труднее его обработать.
Нельзя ли облегчить резание?
Нельзя ли помочь резцу «справиться» с металлом и еще быстрее обрабатывать его?
Можно, ответили советские ученые — лауреат Сталинской премии академик П. А. Ребиндер и его ученики.
Удивительные вещи происходили при опытах Ребиндера.
Не меняя ни состава, ни строения металла, он резко изменял его механические свойства.
«Мы доказали, например, — говорит Ребиндер, — что если металлическая проволока, погруженная в чистое минеральное масло, весьма медленно растягивается под действием постоянной нагрузки и к каждому килограмму масла добавить всего только 10–20 миллиграммов цероти — новой кислоты, добываемой из пчелиного воска, то скорость вытягивания возрастает в несколько раз. Для свинцовой проволоки диаметром 0,5 миллиметра или фольги скорость вытягивания может быть увеличена при этом в 10 раз при той же нагрузке».
Что же произошло? Неужели одна капелька кислоты так повлияла на металл? Да, и чтобы понять это, нам нужно опять заглянуть внутрь металла.
Каждая его частичка там со всех сторон окружена соседями, такими же, как она. Силы сцепления действуют на нее со всех сторон одинаково.
Так будет внутри металла. Частица же на поверхности чувствует себя иначе. Снаружи у нее нет соседей. И у такой поверхностной частицы остается сила сцепления, которую ей не к чему приложить.
Гальваностегия (наращивание слоя металла).
Есть такое растение, которое заглатывает маленьких насекомых, прилипающих к его цветку. Терпеливо ждет оно, пока сядет насекомое на яркий цветок, сядет, чтобы не улететь больше. Частички на поверхности металла только и ждут, чтобы вблизи появились какие-нибудь другие посторонние частицы, и притягивают их к себе.
И есть такие вещества, установил академик Ребиндер, которые, прилипая к поверхности металла, могут проникнуть в глубь него. Он назвал их «понизителями твердости» и вот почему.
Ровных поверхностей вообще не бывает. Всегда есть неровности, мельчайшие трещинки и щели. Они так малы, что их называют «ультрамикротрещинами» — то есть «сверхмикроскопическими трещинами».
Но для молекул «понизителя твердости» и такая трещина — дорога внутрь металла. И довольно широкая — потому что, попадая в нее, они могут расширить ее еще больше.
«И вот здесь-то, — говорит академик Ребиндер, — нами было открыто самое замечательное действие поверхностно-активных веществ на твердые тела».
Попав в мельчайшую клиновидную трещинку, молекулы этих веществ давят на стенки ее, «расклинивают» с огромной силой — в тонну на каждый квадратный сантиметр.
Каждая молекула — крошка, но их много, и общая сила их давления, как видим, велика. Она разрушает металл.
Теперь становится понятным, почему «понизители твердости» облегчают работу резца. Качество обработки получается очень высоким, уменьшается износ инструмента.
Смазка с такими добавками не только смазывает и охлаждает, но и помогает резать металл.
Электрорезка.
Интересно отметить, что чудесные вещества, помогающие резцу, разрушающие металл, могут и упрочить его.
В лаборатории П. А. Ребиндера наклепывали под слоем керосина металлическую поверхность. Стоило добавить лишь один грамм стеариновой кислоты на килограмм керосина, и твердость сначала падала, а потом увеличивалась.
Мелкозернистый металл более прочен. «Понизители твердости» облегчают измельчение зерен и тем самым способствуют упрочению поверхности металла при наклепе.
«Вот к каким практически важным результатам привело изучение открытых нами явлений, разыгрывающихся при действии активных веществ на внутренние поверхности микротрещин в твердом теле, — говорит академик Ребиндер. — Эти исследования приводят к уменьшению затраты энергии, ускорению процессов обработки материалов, улучшению качества и повышению твердости наружного слоя изделий и удлинению сроков службы инструмента».
Это особенно важно сейчас, когда скоростная обработка металлов широко применяется в нашей промышленности, когда движение скоростников приняло огромный размах.
Повышать скорость обработки металла — задача большой народнохозяйственной важности. Ведь широкое применение скоростного резания в нашей промышленности дает сотни миллионов рублей годовой экономии.
Резание металлов — одна из самых старых отраслей техники.
Как же шла и идет борьба за скорость резания?
Металл режут металлом. Резец — клин, врезаясь в металл, снимает стружку. Он «вгрызается» в металл, разрывает силы сцепления его частиц и скалывает кусочки с поверхности металла.
Резец может это делать потому, что он тверже обрабатываемого металла. И чем он тверже, тем быстрее можно резать. Но тем больше будет и трение, а следовательно, — нагрев резца.
Уже давно началось соревнование между инструментом и материалом, между металлом, которым обрабатывают, и металлом, который обрабатывают. Резцы должны быть тверже и прочнее.
Быстрорежущей назвали сталь для резцов, в которой есть вольфрам, хром, марганец и другие добавки. И действительно, с такой сталью скорость резания возросла в 6-10 раз, с 5-10 до 50–60 метров в минуту. Резец из простой углеродистой стали «садится», теряет твердость при 200–250°. Быстрорез — лишь при 550–600°. Его стойкость в два с лишним раза больше. Быстрорежущая сталь «самозакаливается», становится прочнее в работе.
Электросварка.
Сталь-быстрорез появилась в технике в начале этого века. С тех пор и до сегодняшнего дня служит она человеку. И не один быстрорез, а целое семейство быстрорезов обрабатывает металл.
Вольфрам, которого много в быстрорежущей стали, дорог. Так же, как в дорогих высоколегированных марках стали стремятся ввести более дешевые присадки, так находят заменители и быстрорезу.
Но легированные стали становились прочнее и тверже. Росли скорости резания. Тогда и появились твердые сплавы, которые дала металлокерамика, порошковая металлургия. Они не теряют своей твердости до 900°. Недаром их и назвали твердыми.
Твердые сплавы — новый вклад в борьбу за скорость резания. С ними стало возможным довести ее до 100–150 метров в минуту, а советские токари-скоростники далеко превзошли и эту цифру.
Советский твердый сплав «победит» был победой советской техники. Наши металлурги на этом не остановились, создав отличные твердые сплавы, превосходящие лучшие иностранные образцы.
В последнее время появились еще более твердые и стойкие материалы для резцов.
Как и легированная сталь, твердые сплавы содержат дорогие дефицитные металлы — вольфрам, кобальт, титан. Как и для легированной стали, им находят заменители.
Оказалось, что резец можно сделать и не из металлов.
Такие резцы впервые были созданы в нашей стране.
Новые — керамические — резцы, приготовленные из минерального сырья, значительно дешевле твердосплавных, а режут металл лучше, чем быстрорежущая сталь, и не хуже, чем твердые сплавы. Они сохраняют твердость до температуры свыше 1200°.
«Таким резцом я обтачивал детали из чугуна, — рассказывает токарь-скоростник лауреат Сталинской премии Павел Быков. — Результат превзошел самые смелые ожидания. При резце из твердого сплава скорость резания чугуна в 200–250 метров в минуту считается выдающейся. А работая керамическим резцом, я поднял скорость резания до 1 845 метров в минуту! По нормам мне на обработку четырнадцати деталей полагалось 8 часов 10 минут — целый рабочий день. Я же закончил всю эту работу за полчаса».
Павел Быков, применяя керамику, достиг скорости резания в 3 200 метров в минуту. Вот какие возможности открывают новые керамические резцы! Дешевым, твердым, стойким керамическим резцам, очевидно, принадлежит будущее в металлообработке. Наши ученые продолжают работать над совершенствованием керамических материалов, и есть уже сведения о том, что созданы новые, сверхтвердые тугоплавкие резцы из керамики, соперничающие по твердости с алмазом — самым твердым веществом на Земле.
Электродолбежка.
Техническая мысль уже давно работала над тем, чтобы повысить скорость резания.
Облегчить работу резца. Сделать металл с поверхности более мягким, а для этого его нагреть.
Нагретый металл легче поддается обработке, так рассуждали некоторые исследователи.
Они нагревали металл и резали — его. Они призвали на помощь токи высокой частоты — те самые, которые нагревают металл лишь с поверхности, не трогая сердцевины.
Нагретый слой снимали резцом.
И действительно нагрев ломал упрямство металла. Резец входил в него, как в масло. Почти втрое меньше требовалось усилий, чтобы снимать стружку.
Все было бы хорошо, если бы не приходилось металл нагревать.
Не очень-то просто обращаться с горячей деталью. И нагрев для нее может даром не пройти. Того и гляди, что перешагнешь за опасную температуру — и все кончено. Тепло ведь, как мы знаем, перестраивает структуру металла. Наконец сам резец режет не холодный, а горячий металл, и от этого ему лучше не становится. Он быстрее нагреется и «сядет».
Тогда пошли по другому пути.
Чем быстрее резец режет металл, тем больше снимается стружки и больше выделяется тепла. Резание разогревает металл, да так сильно, что его не нужно еще подогревать. Прочность металла в том месте, где он режется резцом, уменьшается в несколько раз. Облегчается, ускоряется работа резца.
Понижая твердость металла, тепло помогает резанию и в то же время, понижая стойкость резца, вредит резанию. Тепло это приносит не только пользу, а и вред. Поэтому и приходится при скоростном резании применять стойкие, твердые резцы.
Электроискровая обработка.
При резании происходят очень сложные процессы. Изучением их занимались и занимаются советские ученые — профессора В. Д. Кузнецов, В. А. Кривоухов и многие другие.
За несколько лет до того, как скоростное резание металлов появилось в Соединенных Штатах Америки, у нас впервые было положено начало эпохе больших скоростей в металлообработке.
И то, что ученые предвидели, подтвердилось. Предел скорости резания можно отодвинуть, — говорили результаты опытов. Так, в лаборатории Томского политехнического института были поставлены опыты скоростного фрезерования стали. Фреза так быстро снимала стружку — скорость резания доходила иногда до 5 тысяч метров в минуту, — что металл плавился с поверхности. Велись опыты скоростного точения высокопрочной стали — закаленной и нержавеющей. Они доказали, что резать металл можно гораздо быстрее, чем утверждали старые учебники, старые теории, старые нормы.
Но это было не все. Из лабораторий и институтов нужно было открыть широкую дорогу скоростному резанию на заводы. Нужно было на практике решить задачу — резать металл с невиданной еще скоростью.
И здесь неоценима заслуга стахановцев-практиков, новаторов дела.
Движение скоростников во всех отраслях металлообрабатывающей промышленности открыло огромные резервы производства, — сотни миллионов рублей годовой экономии для нашего хозяйства, рост производительности труда в несколько раз. Подсчитано, что скоростное резание высвобождает почти треть металлообрабатывающих станков, а ведь их у нас в стране значительно больше миллиона!
Скорость резания стали 600–700, а теперь и 1 500—2 000, легких-сплавов до 4 000 метров в минуту не редкость на наших заводах.
Токарь-скоростник С. Бушуев, работающий на высоких скоростях: уже в счет 1972 года, режет сталь со скоростью. 2 650 метров в минуту.
На новых станках для скоростной обработки можно применять в обычных производственных условиях скорости свыше 1 000 метров в минуту. Лучшим из лучших, новаторам скоростного резания присвоено высокое звание лауреатов Сталинской премии.
К ним относятся слова товарища Сталина о том, что в нашей стране «…новые пути науки и техники прокладывают иногда необщеизвестные в науке люди, а совершенно неизвестные в научном мире люди, простые люди, практики, новаторы дела».
Борьба за скорость — борьба за технический прогресс. И то, что ее ведут наука и практика, ученые и рабочие, — яркий пример того как в нашей стране стираются существенные различия между умственным и физическим трудом. Это — зримая черта коммунизма. Большие знания, уменье накоплять факты, делать выводы из них присущи новаторам-стахановцам. А это качества ученого, человека умственного труда.
Рекорду ленинградского токаря лауреата Сталинской премии Генриха Борткевича предшествовала немалая работа, искания, опыты — путь настоящего исследователя.
Растут обороты, растет скорость резания — и новое, незнакомое раньше явление дает о себе знать.
В технике больших скоростей мы часто встречаемся с этим. То, что незаметно было на малых скоростях, заявляет о себе полным голосом с увеличением скорости: теплота, с которой раньше можно было не считаться; точность обработки и сборки, которая вполне устраивала нас; износ и трение, с которыми боролись испытанными способами.
И в борьбе за скорость резания пришлось столкнуться с новым врагом — с колебаниями.
Борткевич довел скорость до 150 метров в минуту, и станок задрожал, как автомобиль, попавший с асфальта на булыжник. Суппорт с резцедержателем — эта «рука», держащая резец, трясся так, что даже твердый сплав на резце ломался от частых ударов. Работать становилось невозможно.
Как справиться с такой тряской? Сначала надо найти причину. Причина скрывалась в патроне, в котором укрепляется деталь. Он был неуравновешен.
С ростом скорости даже ничтожные отклонения оси вращения от центра детали или лишние граммы металла, у которых нет пары, противовеса по другую сторону оси, могут вызвать серьезные неприятности. Появляются дополнительные центробежные силы, которые тем больше, чем больше скорость. Дополнительные силы — это увеличение нагрузки на опоры подшипника. Это — тряска, колебания. Граммы и миллиметры отклонений дадут в результате тысячи килограммов дополнительных нагрузок.
И тогда может разлететься на куски диск турбины, маховое колесо паровой машины, вал мотора. Их уравновешивают поэтому заранее.
Так и здесь: когда патрон уравновесили, тряска прекратилась, и скорость резания увеличилась на 20 процентов.
Но большего добиться не удавалось, хотя станок мог еще значительно прибавить обороты.
Присмотревшись к тому, что происходит, Борткевич заметил, что на этот раз мешает стружка. Из-за нее крошился резец, как будто он был не из твердого, а из очень хрупкого сплава.
Еще раньше опыты по скоростному резанию привели к выводу, что на больших скоростях надо отказаться от привычной формы резца. Врезаясь под острым углом в металл, резец скалывает стружку, которая давит, упирается в тело резца недалеко от режущей кромки. Это давление возрастает со скоростью резания, и в резце образуется углубление, лунка. Растет скорость — и ямка на резце неумолимо ползет к краю, пока не разрушит резец. Выход был в том, чтобы изменить форму резцов — резать не под острым, а под тупым углом, и этим самым отдалить вредную лунку.
Применив такой способ, Борткевич смог еще выше поднять скорость резания. Он ввел и другие технические новшества, смело искал — и нашел новые пути решения задачи. С неслыханной скоростью стал он резать металл.
Стружка накаляется докрасна. Но резание идет так быстро, что сама деталь остается холодной. Лишь тонкий поверхностный слой нагревается и становится мягким. Стойкий резец из твердого сплава легко снимает стружку.
Так добиваются победы в борьбе за покорение металла.
Теперь большинство станков переведено на скоростное резание. Наши заводы выпускают новые станки, которые позволяют обрабатывать металл со скоростью 1 000 и более метров в минуту — со скоростью курьерского поезда.
Не только на новых станках, предназначенных для скоростной обработки, но и на старых, можно добиться высоких скоростей резания. Так, например, съемная головка к токарному станку, сконструированная советскими инженерами, дает возможность довести обороты шпинделя до 2 000 в минуту. Увеличивается мощность станков, их быстроходность. Ведется борьба с тряской станка, его делают более прочным, «жестким».
Создаются новые формы резцов.
Станок и инструмент токаря-скоростника.
Резец «КБЕК», разработанный в Московском авиационном институте имени Серго Орджоникидзе профессором Кривоуховым, инженерами Бруштейном, Егоровым и Козловым, режет на больших скоростях самую прочную сталь: высоколегированную, закаленную, жаропрочную, нержавеющую. Из этих марок стали изготовляют части многих быстроходных машин.
Конструкция резца «КБЕК» такова, что даже при очень большом нагреве срезаемого слоя металла резец не перегревается и не выходит из строя. Получается ровная, очень чистая поверхность.
Стахановец-строгальщик Московского автозавода имени Сталина Ю. Никифоров сконструировал строгальный резец такой формы, что он легко и плавно входит в металл, снимая сразу столько стружки, сколько обычный резец за три прохода. В 10 раз быстрее обрабатывает он металл.
Совершенствуются способы заточки резцов.
Заточить резец из твердого сплава — дело не простое. Твердый сплав плохо отводит тепло, значит, при заточке может перегреться. И инженеры призывают на помощь электричество.
Электричество снимает слой металла с резца, не перегревая его.
Резец и точильный круг включают в электрическую цепь. Круг быстро вращается. Резец, прижимаясь к нему, замыкает цепь, и ток оплавляет поверхность резца так быстро, что тепло не проникает в глубь него. А диск разбрызгивает оплавленный металл и легко зачищает резец.
Током можно мгновенно осадить из раствора на поверхность резца тончайшую пленку и нагреть ее так сильно, что под ней металл оплавится. Быстро вращающийся диск снимет оплавленный металл.
Русский ученый, революционер А. М. Игнатьев изобрел самозатачивающийся инструмент. Он обратил внимание на природные резцы — зубы и когти некоторых животных. Это ведь настоящие самозатачивающиеся инструменты — они, истираясь, сохраняют свою форму и не притупляются. Так происходит потому, что зубы и когти состоят из слоев разной твердости.
Резец истирается неодинаково по всей кромке — местами сильнее, местами меньше, потому что, скалывая стружку, давит на нее с разной силой. Если материал резца однороден, он источится неравномерно. Ровная кромка превратится в зазубрины. Резец быстрее выйдет из строя.
Игнатьев предложил устроить резец «слоеным», чтобы он самозатачивался при работе, тем самым сохраняя свою форму. Там, где резцу приходится тяжелее, поставить и более твердый металл. Там, где легче, металл можно поставить помягче. Тогда истираться резец будет одинаково по всей кромке. Форма резца сохраняется дольше. Частые переточки не нужны.
Идея Игнатьева представляет большой интерес.
Ведется и борьба со стружкой, которая нередко мешает теперь рабочему.
Скорость велика, — и стружки срезается так много, что она, как лента серпантина, обвивает и изделие и станок. Несколько сот метров стружки в минуту сходит из-под резца. Ее надо удалить. Иначе резать будет трудно, а иногда и невозможно. Стружка вдобавок накалена, она может поранить рабочего. Резец снабжают стружколомателем, и он дробит стружку, не дает ей вырасти, тянуться длинной лентой.
Различные конструкции стружколомателей придумали советские-инженеры.
То, что резцу приходится на больших скоростях встречать металл под тупым углом, — вынужденная необходимость: больше надо тратить мощности на резание, хуже снимается стружка, сильнее трется резец своей поверхностью о деталь.
Пытаются сделать так, чтобы не вся режущая кромка встречала металл под тупым углом. Этот угол делают переменным. Тогда уменьшается затрата мощности, облегчается отделение стружки.
Совершенствование твердых сплавов даст возможность отказаться от тупого угла. Появляются резцы для больших скоростей, не требующие повышенной мощности, хорошо отделяющие стружку.
Резцы из керамики — нового замечательного инструментального материала — позволят добиться еще более высоких, чем сейчас, скоростей резания.
Неустанно работает техническая мысль инженеров, ученых, рабочих. Каждый день приносит нам вести о новых победах в борьбе за покорение металла, каждый день мы узнаем о росте армии скоростников. Бывшие рекорды становятся достоянием целых участков, цехов, заводов. На большие скорости переходит металлообработка в нашей стране. С особым энтузиазмом трудятся сейчас скоростники-новаторы, выполняя почетные заказы великих строек коммунизма. Вот одна из многих — маленькая, но говорящая о многом, газетная заметка:
«Когда завод получил заказ на изготовление насосов для „Куйбышевгидростроя“, новаторы Логачев и Цыбин пришли к выводу, что скорость вращения шпинделя можно довести до 1 200 в минуту, валы точить не за три-четыре прохода, а за один, увеличив при этом глубину резания. Стахановцы изготовили приспособление для охлаждения обрабатываемых деталей, применили резцы с новым углом заточки. Время, необходимое для изготовления каждого вала, сократилось более чем в 100 раз. Качество деталей стало только отличным».
Скоростное точение, фрезерование, шлифование, нарезание резьбы стали теперь благодаря творческой инициативе рабочих, труду инженеров и ученых привычным на наших заводах.
У твердых сплавов, которыми сейчас режут металл, есть один большой недостаток. Они действительно очень тверды, уступая лишь алмазу. Они стойки к нагреву, как жаростойкая сталь. Но они хрупки — чувствительны к толчкам, ударам.
Вспомните, как крошился резец при вибрации станка. Пластинка из твердого сплава, напаянная на резец, не выдерживает резких толчков.
Что же сказать о фрезе — инструменте из нескольких зубьев-резцов, которые при вращении фрезы с размаху врезаются в металл?
Каждый вход зуба фрезы в металл — это удар. Больше скорость резания — и чаще удары, сильнее каждый удар. Немудрено, что на больших скоростях фреза крошится, как сухарь, и не от нагрева, а от непрерывного града ударов.
Нагревается фреза очень мало. Каждый зуб, пока при поворотах фрезы дойдет до него очередь вгрызаться в металл, — отдыхает. Как ни мал его отдых, но зуб успевает остынуть. И вся фреза не нагревается так сильно, как резец при точении. Но из-за своей хрупкости фреза не выдерживает повышенной скорости резания.
Ученые стали исследовать, почему же ломается фреза.
Острый зуб фрезы, как клин, врезается в металл. На него действует большая нагрузка. Она старается растянуть зуб, разорвать его. А твердый сплав как раз плохо сопротивляется разрыву.
Вдобавок, как это бывает и у токарною резца, стружка давит на зуб вблизи режущей кромки.
Зубу мешает и нарост, который появляется при фрезеровании: мельчайшая металлическая пыль слипается от тепла и приваривается к зубу. Это — дополнительная нагрузка на фрезу. Когда «опухоль» вырастаем слишком большая, она отваливается, и зуб выкрашивается.
Изменить форму зуба фрезы так, чтобы нагрузка не растягивала, а сжимала зуб, — к такому выводу пришли ученые. Сжатие не страшно твердым сплавам. Они хорошо работают на сжатие. И тогда можно использовать еще более твердые, значит, хрупкие, но стойкие к износу, сплавы.
У фрезы новой формы, как и у резца для скоростной обработки, выемка, образующаяся от давления стружки, сдвигается дальше от режущей кромки. Меньше мешает фрезе нарост. Тогда можно быстрее фрезеровать. И чище: при больших скоростях резания тонкий слой металла нагревается, его легче снимать, стружка идет сплошной лентой, глаже получается поверхность.
Группа конструкторов Горьковского станкостроительного завода создала высокопроизводительные фрезерные станки, на которых можно фрезеровать со скоростью 600 метров в минуту. Применяя же фрезу с керамическими режущими пластинками, достигли скорости 1 000 метров в минуту.
Совершенствуя режущий инструмент, стахановцы-скоростники добиваются высокой производительности труда.
Скоростники — люди, обгоняющие время. Они выполняют за год десятки годовых норм. Лауреат Сталинской премии токарь Быков за первую послевоенную пятилетку изготовил столько деталей, сколько по нормам полагалось сделать за 25 лет.
«Наше время — время высоких скоростей на производстве, — говорит он. — Скоростное резание металла становится все более массовым явлением. Те высокие скорости, на которых еще несколько лет назад работали отдельные стахановцы, теперь успешно осваиваются молодежью, недавно пришедшей из ремесленных училищ».
И Быков обещает добиться сверхскоростного резания металла: обтачивать стальные детали со скоростью в 3 000—3 500 метров в минуту.
Высокоскоростная техника требует и высокой культуры производства.
«Я придаю большое значение оборудованию станка полным набором рабочих и режущих инструментов, — говорит Павел Быков. — Тщательно наблюдаю, чтобы в инструментальном шкафчике они были расположены правильно и аккуратно. Тогда привычным движением, не глядя, я могу взять любой, нужный мне инструмент.
Станок свой необходимо хорошо изучить. Я сам его регулирую. Никакой слесарь не сумеет этого сделать лучше самого токаря.
Нечего и говорить о том, что я особенно тщательно смазываю и убираю станок. На загрязненном станке трудно получить хорошую точность. За дружбу станок платит мне безукоризненной работой…
Суть, разумеется, не только в резцах. Даже самый совершенный резец еще не решает задачи овладения скоростным резанием.
Если у рабочего низка квалификация, если станок у него содержится небрежно, он все равно не сможет работать на высоких скоростях.
Хороший токарь должен не только обладать высоким мастерством, но и быть одновременно технологом, умело сокращающим производственные процессы, сознающим общегосударственный масштаб порученного ему дела».
Скоростное резание ставит новые задачи перед техникой металлообработки.
Быстрее обрабатывается металл, но если не сократить время, идущее на то, чтобы устанавливать и снимать детали, контролировать их размеры, если не уменьшить это вспомогательное время, выигрыш от повышения скорости может и пропасть. Но выход есть. Нужно изучать и широко применять стахановские приемы работы. Метод инженера Ковалева указывает путь и здесь.
Нужно не только повышать скорость, но и механизировать ручной труд — установку и съем деталей, контроль размеров при обработке, шире использовать автоматику. Опыт передовых заводов страны показывает, что резервы сокращения вспомогательного времени, если их умело использовать, обеспечивают вместе с высокими скоростями значительный рост производительности труда.
Стахановцы — люди, дающие, как сказал товарищ Сталин, «образцы точности и аккуратности в работе, умеющие ценить фактор времени в работе и научившиеся считать время не только минутами, но и секундами».
Они ведут борьбу за экономию времени. Новые приспособления, правильный выбор режимов резания, правильная организация рабочего места дают возможность экономить каждую секунду.
Посмотрим теперь подальше в будущее.
Современная высокоскоростная техника требует высокопрочных сплавов.
Член-корреспондент Академии наук СССР И. А. Одинг подчеркивает, что пределы прочности металлов, которыми пользуется человек, в тысячу, в несколько тысяч раз меньше, чем те, которые определяются при расчете сил сцепления молекул и атомов между собой. Есть еще огромные прочностные резервы! Значит будут и еще более прочные сплавы.
Но более прочные сплавы, в свою очередь, потребуют и новых, еще более твердых сплавов для своей обработки.
Выдающееся открытие, сделанное в последние годы советскими учеными, прокладывает новые пути в металлообработке.
Уже сейчас оно позволяет очень просто и быстро обрабатывать самые прочные сплавы. Даже твердые сплавы — соперники алмаза — можно так же легко и быстро обрабатывать, как и любой другой металл.
Уже сейчас оно позволяет покрыть резцы слоем твердого сплава, что нельзя сделать никакими другими способами. Обычно к резцу приваривают пластинку твердого сплава. Но нанести слой металла на металл так, чтобы он связался с ним в одно целое, может лишь электролиз. Когда же речь идет не об одном металле, а о соединении нескольких металлов — сплаве, — электролиз беспомощен.
Новый способ обработки дает возможность легко и быстро затачивать резцы из твердого сплава, помогает легко и просто получать необходимое качество поверхности — то, которое нужно для данной детали, для данной машины, для данных условий ее работы. Шлифовка, полировка, притирка становятся гораздо более простыми, чем раньше, операциями.
И не только эти, но и все другие операции металлообработки: резание, сверление, строгание, нарезание резьбы.
Решает оно и другую задачу, о которой мы говорили в начале этой главы, задачу борьбы с износом, задачу упрочения поверхности. Обработанная новым способом поверхность становится гораздо более прочной.
В чем же состоит это открытие? Что это за чудесный инструмент, который может легко и быстро обрабатывать любой металл, любой сплав, с любой заданной точностью, да при этом не портя его как резец?
Этот инструмент — электрическая искра.
Это открытие — электроискровая обработка металла, сделанное лауреатами Сталинской премии Б. Р. и Н. И. Лазаренко.
Одна простая истина лежит в основе нового, революционного способа металлообработки: любой металл или сплав, какой бы твердый или мягкий, жаростойкий или легкоплавкий он ни был, можно обрабатывать новым «инструментом» — электрической искрой.
Образцы изделий, получаемых прецизионным литьем. Сверху вниз: лопатка газовой турбины, коническая шестерня, деталь инструмента, мушка прицела.
Одно простое, но величайшей важности следствие, вытекающее отсюда: электричество, которое до сих пор лишь двигало станки и инструменты, может само обрабатывать металл.
В электрическую цепь тока высокой частоты включены два электрода. Одним из них служит обрабатываемая деталь, другим — металлический диск, тонкая иголка или «инструмент» другой формы. Подающий механизм подводит его к детали.
Цепь разорвана. Маленький, но все же ощутимый воздушный зазор отделяет один электрод от другого. Этот зазор становится еще меньше, пока, наконец, только несколько малых долей миллиметра остается до полного сближения электродов. И в какое-то мгновение лавина электронов переносится с электрода-инструмента на электрод-деталь.
Эта лавина электронов, или иначе искра, искровой разряд, выбивает расплавленные ею частицы металла с поверхности детали, снимает тонкий его слой. Частицы уносятся струей жидкости и не мешают обработке.
Регулируя силу тока, изменяют и толщину снимаемого слоя. Так постепенно можно сначала грубо обработать деталь, а затем, снимая все более тонкие слои, отшлифовать и отполировать ее.
Отполированная искрой деталь не будет иметь даже самых мельчайших трещинок, которые неизбежно оставляет резец, фреза, шлифовальный круг, — этих очагов возможных неприятностей для детали, когда она попадает в работу. В этом причина упрочения поверхности при электроискровой обработке.
Так, пройдя диском или другим «инструментом» над поверхностью детали, можно обработать ее и притом вдвое-втрое быстрее, чем при механической обработке. Не нужен громоздкий станок, не нужны резец, фреза, сверло.
Новый станок, быть может, придет на смену старому. Электромашиной мы называли соединение мотора и инструмента. Еще нет подобного короткого названия этому станку — станку для искровой обработки: привычным именем «инструмент» нельзя назвать непривычное — электрическую искру.
Электрическая искра режет, строгает, шлифует, полирует металл. Она может сделать невозможное: вырезать отверстие в металле любой формы — трудная, а подчас и невыполнимая задача для механической обработки. Она может, если поменять местами электроды, не вырывать из детали металл, а наносить его: твердый сплав — на резец, металлическое покрытие — на защищаемую от износа или коррозии деталь.
Дефектоскопы. Сверху вниз: ультразвуковой, рентгеновский, магнитный.
В электроискровой обработке мы имеем дело с новым, принципиально новым инструментом — электрическим током. Поэтому, и с новыми, качественно новыми станками, методами, способами покорения металла.
Техническая мысль находит и другие способы получения деталей быстроходных машин. Она использует опыт и таких отраслей промышленности, которые к высоким скоростям имеют довольно отдаленное отношение.
Что общего, скажем, между газовой турбиной и ювелирными изделиями? Конечно, ничего.
Но опыт «сверхлегкой» ювелирной промышленности натолкнул инженеров на полезные мысли. Лопатку газовой турбины сложной формы бывает трудно обработать на станке. Изготовить же ее нужно исключительно точно. И здесь пригодился способ, которым пользовались ювелиры, — способ литья высокой точности, или прецизионного литья.
Жаропрочный металл, идущий для лопаток газовых турбин, плавят в электрической печи. Печь выложена огнеупорным материалом. Высокочастотный ток нагревает трубчатую спираль, изнутри охлаждаемую водой. Расплавленный металл должен быть чистым, и его предохраняет от окисления защитная газовая атмосфера: в печь подают инертный газ, который не соединяется с металлом.
Модель лопатки заливают легкоплавким сплавом, изготовляя таким путем форму для будущей отливки. Форму эту делают разъемной — из двух половин. Разняв ее и вынув модель, заливают в форму под давлением воск. Он заполняет все углубления. Снова вынимают модель — уже восковую, заливают огнеупорной формовочной массой и просушивают ее.
Остается теперь залить металл — и воск вытечет наружу, чтобы уступить место жаропрочному сплаву. Когда сплав застывает, отливку очищают от формовочной массы, и, после тщательного контроля ее качества, лопатка готова. Бывает, что после этого не нужна больше никакая обработка — так точно изготовлена лопатка.
Точное литье нашло сейчас широкое применение в технике.
Борьба за скорость — это борьба за точность, за микроны и граммы.
Микронами измеряется зазор в подшипнике, куда подается масло. Стоит отклониться на несколько микрон, и правильный ход смазки нарушается: в этом месте неизбежен перегрев — злейший враг подшипника. Точность здесь необходима.
Подшипник и лопатка турбины, шлифовальный шпиндель и ротор воздушной турбинки, все части быстроходных машин должны быть изготовлены с той точностью, какой требуют условия их работы.
Для этого необходим контроль.
Современная техника располагает целым арсеналом методов и аппаратов, позволяющих выпускать детали заданной точности и заданного качества — быстро и надежно.
Электроавтоматы-контролеры, созданные советскими инженерами, не пропускают ни одной детали, если ее размеры отклоняются больше, чем это допустимо. Они «ощупывают» деталь электрическими «щупальцами» — контактами, и если деталь изготовлена неточно, подают ее в предназначенное для брака место. Контролер-автомат работает быстро: за час он проверяет несколько тысяч деталей.
Существуют и автоматы, которые контролируют не готовую деталь, а весь ход ее изготовления. Они предупреждают появление брака заранее. Автомат следит за режущим инструментом, «проверяя» его работу и даже управляя им: регулирует скорость и выключает станок, когда обработка закончена. Таким путем можно, например, изготовить с требуемой точностью кольцо шарикоподшипника, не допуская брака.
И вот деталь изготовлена. Изготовлена точно. Но чтобы быть уверенным за нее, нужно еще заглянуть внутрь металла, посмотреть — нет ли там случайно уцелевших трещинок, посторонних примесей и прочих вредных очагов, которые могут погубить машину. Конечно, качество металла проверялось и до этого. Однако металл проходил через массу превращений: его нагревали, охлаждали, резали, шлифовали, обдували дробью, — чего только не приходилось ему перенести! Могла затаиться где-нибудь крохотная язвочка. Ее надо обнаружить. На помощь приходят дефектоскопы. Невидимый свет и неслышимые звуки стали охотниками за дефектами.
Невидимые лучи — ультрафиолетовые, рентгеновские, гамма-лучи, испускаемые радиоактивными веществами, — находят притаившиеся дефекты в металле. Испытуемую деталь погружают в ванну с раствором флюоресцирующего вещества: если на поверхности есть трещины, то это вещество останется в них. При облучении ультрафиолетом оно будет светиться и выдаст тайну местонахождения трещин.
Неслышимые звуки — ультразвуки — проникают внутрь детали и определяют, какой и где притаился в ней дефект.
Своеобразный «локатор» посылает звуковые волны высокой частоты, которые проникают внутрь детали и, отражаясь, дают изображение на экране «локатора». Если на пути волны встретится трещина или другой дефект, изображение на экране немедленно сообщит об этом, изменив свою форму.
Можно было бы рассказать еще о многих подобных методах.
Приборы, созданные советскими учеными и инженерами, помогают изготовлять детали машин точно и надежно. И этот вклад в нашу технику — тоже вклад в борьбу за скорость, как и все, о чем мы говорили здесь, все, из чего складывается покорение металла.
