Файл: Зубков Б.В. Луч, искра, взрыв обрабатывают металл рассказы о новом и необыч. в обраб. металла.pdf

нЫи nafpoH и выстреливался со скоростью 700 метров в секунду. В отличие от пули образец не вращался, так как в стволе специально была уничтожена нарезка. Когда он пролетал сквозь кольцо с закрепленными рез­ цами, резцы успевали снять фаски, прорезать канавки и даже превратить заготовку в закончен,ную шестеренку. В дальнейшем на таком принципе можно будет создать станки-пулеметы, выстреливающие тысячи деталей в минуту.

Продолжая исследования, сибиряки усовершенство­ вали установку. Они ухитрились определить энергию, теряемую образцом-пулей при пролете сквозь строй рез­ цов, виртуозно замерили время резания. Сделано это было так. Винтовку укрепили неподвижно, а резцедер­ жатель и приемник деталей — массивный ящик, обитый войлоком, — подвесили на тонких .нитях. Выстрел! Резцы чиркнули по образцу, резцедержатель качнулся, дрогнул приемник, и стрелка отметила это на закопченном стек­ ле. Пролетая мимо резцов, пуля замкнула на тысячную долю секунды электрическую цепь, соответствующий всплеск тотчас взметнулся на экране электрического ос­ циллографа и тут же был сфотографирован скоростной кинокамерой. Зная скорость горизонтальной развертки и длину образца, по такой фотографии нетрудно опреде­ лить продолжительность и среднюю скорость резания.

ния, резко падает. Поэтому обрабатывать его и выгоднее всего на сверхвысоких скоростях.

Аналогичные результаты были получены учеными Харьковского авиационного института. Построенный ими взрывной копер позволял вести исследования при скоростях 500 метров в секунду и более. Это в 20—25 раз выше рекордов лучших токарей-скоростников.

Экспериментаторы^ работавшие с титаном, доводили

U

скорость до 72 тысяч метров в минуту — в 5 тысяч (!) раз выше промышленных скоростей резания этого непо­ датливого металла. Предельная скорость, достигнутая экспериментаторами,— ЮУ/00 метров в минуту.

Главный вывод, полученный из многочисленных экс­ периментов, гласит: износ резцов при сверхвысоких скоростях уменьшается (например, при 45 тысячах мет­ ров в минуту он составляет всего полтора процента от обычного). Бпрочем, это верно только для труднообра­ батываемых материалов, что касается обычных еталей. то износа резцов вообще заметить не удалось. Даже трение почти исчезает, чистота поверхности .становится отличной: высоту неровностей можно довести до сотых долей микрона. И еще одна интересная деталь. Варьи­ руя режимами сверхскоростного резания, можно добить­ ся эффекта упрочнения обрабатываемой поверхности. Резание как бы совмещается с термообработкой.

Что касается производительности, возможности ее повышения при сверхскоростном резании безграничны. В то время как объем стружки, снимаемой в минуту, для обычных станков не превышает 0,5 кубического деци­ метра, экспериментаторам удавалось за то же время настрогать целый ворох— 100 кубических дециметров в минуту.

Завоевание новой сверхскоростной области раздви­ гает границы возможного, открывает перед машиностро­ ителями заманчивые перспективы. Упростятся автомати­ ческие линии: отсутствие трения и нагрева резцов пред­ отвратит тепловые деформации, снижающие точность обработки, разрушающие хрупкие материалы, позволит избавиться от смазочных масел и охлаждающих эмуль­ сий, от грязи в цехах и вредных паров з воздухе-! Пре­ кратится износ инструмента, не нужно будет каждые неско.' ы.о часов останавливать станки для его смены, снизится брак, исчезнут аварии,.... ...

■ж, ^ ; 17

Итак, все это будет. А сейчас? В авиации уже по­ строены оригинальные станки, выстреливающие лопатки направляющих аппаратов в корпус реактивного двига­ теля. Пробивая тонкую стенку, лопатки со скоростью пулеметной очереди встают на уготованные им места. Имеется сверхскоростной фрезерный станок. Нго ротор вращает воздушная турбина. Делая 400 тысяч оборотов в минуту, миниатюрная фреза с алмазными или твердо­ сплавными резцами стремительно вгрызается в самые прочные материалы. Производительность этого станка примерно в 10 раз больше любого обыкновенного.

Разведка космических скоростей резания только что началась. И в наше время сверхпрочных, хрупких, труд­ нообрабатываемых материалов ее успехи особенно важны.

Взрывы режут металл

\

Металлурги привыкли к взрывам, ибо издавна при­ меняли их для дробления «козлов», застывших в печах. Так что взрывная техника как бы присутствует у самой колыбели рождающегося металла. Но и только. Дальше для нее вход был закрыт.

Ученые Харьковского авиационного института были

открыть ему двери на металлургические и машинострои­ тельные заводы. Под руководством заведующего кафед­ рой кандидата технических наук В. Г. Кононенко нача­ лись обширные исследования. Эти исследования дока­ зали, что порох и взрывчатые газовые смеси — универ­ сальные инструменты, способные облегчить и ускорить пути превращения металла в готовое изделие.

18

В 1956 году Вадиму Григорьевичу довелось побывать на однсм из металлургических заводов, где начинала свсс триумфальное шествие непрерывная разливка ста­ ли. Тяжелая слепяще-белая струя, рассыпая искры, не­ прерывно лилась в ковш-кристаллизатор. Сползая меж­ ду его стенками, интенсивно охлаждаемыми водой, ог­ ненная жидкость покрывалась быстро твердеющей

•коркой, превращалась в багрово-оранжевый бесконеч­ ный слиток. Вадим Григорьевич видел, как газовые ре­ заки обхватывают пышащую жаром колонну и, опус­

из-за этого похожими на высотные здания, стоимость их растет. Кроме того, расточительное пламя безвозвратно сжигает около двух процентов всего разливаемого ме­ талла. Если учесть, что в семилетке намечено разлить непрерывным способом примерно 60 миллионов тонн стали, то потери только по этой причине составят 1 мил­ лион 200 тысяч тонн. Далее. С каждым годом увеличи­ вается выплавка легированных и нержавеющих сталей. Резка их газом вообще чрезвычайно, затруднена. Заме­ нить газ механической пилой или летучими ножницами? Не говоря о сложности и громоздкости оборудования, при этих способах возникают сотрясения, удары, кото­ рые передаются вверх и вызывают растрескивание еще

тонких стенок затвердевающего слитка. Металл идет, в брак.

Может быть, проблему решат плазменные горелки? Тоже не получается. Развивая колоссальную темпера­ туру', они почти не повышают скорости резки, не сокру­ шают отходов металла и потребляют немыслимые коли­ чества электроэнергии.

19

щий двумя вылетающими навстречу друг другу секира­ ми, должен был мгновенно перекусывать слиток.

Изобретателя сразу же поддержал директор Харь­ ковского института «Гипросталь» Г. Т. Литвиненко, а покойный академик И. П. Бардин распорядился выде­ лить для продолжения исследований 200 тысяч рублей. В ноябре 1959 года харьковчане начали конструировать первый в мире взрывной копер для опытной установки непрерывной разливки, принадлежавшей Украинскому институту черных металлов.

Наступил день испытаний. Миниатюрный копер, пе­ ределанный из старой авиационной пушки, стоял наго­ тове. Из кристаллизатора начал выползать раскаленный слиток. Короткая команда, а за ней выстрел Со скоро­ стью 1G0 метров в секунду из пушки вылетело ядро — цилиндрический шток с острой секирой на конце. А на-, встречу ей вследствие отдачи ринулась другая, точно такая же секира, закрепленная на опорной части копра. Благодаря такой остроумной силовой схеме удар не пе­ редается на установку непрерывной разливки, а для копра не требуется никакого фундамента. В течение 0,4 секунды секиры перекусывают слиток и тут же возвра­ щаются в исходное положение.

Взрывная резка слитков уже опробована на Ново­ тульском' металлургическом комбинате. Здесь копер легко перекусывал настоящее металлическое бревно — слиток сечением 200X200 миллиметров, нагретый до 1200°С и ползущий со скоростью два метра в минуту. Марка разливаемой стали при таком способе практи­ чески безразлична. Благодаря ничтожному времени кон­ такта ножей и раскаленного металла (менее 0,01 секун­ ды) ножи не успевают затупиться, а удар не вызывает

20

достоинство. Ни с чем не сравнимая быстрота процесса позволяе-- рагсска^ь заготовки, мчащиеся с любой ско­ ростью. А так как скорость прокатки в значительной степени ограничивается существующими средствами раскроя движущегося металла, то взрывные копры мо­ гут дать возможность резко ускорить Работу заготови­ тельных, сортовых, трубопрокатных станов.

Пто карается проволоки, то ее можно перебивать пулей. Для этого нужно очень простое устройство и любое старое автоматическое или полуавтоматическое стрелковое оружие. Пулевая резка проволоки без оста­ новки се ия бтяютего ко1Тга возможна при скорости движения 50 метоов в секунду. Другие известные в тех­ нике и применяемые сейчас средства неспособны на это даже при 25 метрах в секунду.

# * *

...Металл прибыл на машиностроительный завод. Круглые, квадратные, шестигранные прутки, трубы, швеллера, двутавры первым делом отправляются в за-, готовительнын цех. Здесь нет бешено вращающихся фпез, стремительных автоматов, работающих, как пуле­ мет. прессов. Флегматично и неторопливо ходят взадвперед пилы, разрезая прутки на отдельные диски, как и много лет назад, медленно раскраивают толстые сталь­ ные листы газорезчики. В торопливом и веселом завод­ ском конвейере заготовительный цех выглядит каким-то медлительным анахронизмом. Но ничего не поделаешь, скоростных методов распиловки толстых прутков до скх пор ге было.

Взрывная резка и здесь может сыграть революцион­ ную роль. Такие металлы, как алюминий и его сплавы, цинк, свинец, медь, бронза, взрывные копры могут ру-

22

бить прямо в холодном состоянии. С высокопрочными сталями дело немного сложней. Могут не выдержать режущие ножи. Поэтому заготовку необходимо предва­ рительно подогреть. Не осложнит ли это процесс? Мо­ жет быть, проще все-таки распилить ее? В том-то и дело, что нет. Ведь нагревать заготовки будут лишь в месте реза, на очень небольшом участке. Местный нагрев не потребует большой затраты тепла, а значит, и выпол­ нить его можно очень быстро.

Харьковские ученые предлагают для этой цели ком­ бинированный автоматический агрегат. Он состоит из рольганга, по которому движется заготовка, и сварочно­ го трансформатора, подвергающего ее местному кру­ говому нагреву до температуры 1 000—1 100°С с помощью накладных контактов, включенных во вторичную обмот­ ку. Вместо трансформатора можно, конечно, использо­ вать высокочастотную установку или, в крайнем слу­ чае,, даже газовые горелки. После нагрева заготовка передвигается под ножи копра, срабатывает концевой выключатель, и раздается выстрел. Вся процедура зай­ мет меньше минуты.

Несложные и недорогие взрывные копры в сочета­ нии с нагревательными устройствами в несколько раз повысят производительность заготовительных цехов.

Взрывная резка удобна и в литейных цехах для удаления прибылей, достигающих иногда сотен кило­ граммов веса. Сейчас их отрезают газовыми резаками, вручную. В то же время отлитые детали после выбивки содержат еще много тепла (они нагреты до 600—700°С), что облегчает резку.

Есть еще одна любопытная разновидность взрывной резки. Ее преимущество в том, что не требуется ника-

23