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

глубокий. Давление в ней составляет всего стотысячные доли атмосферы. Но и при таком разрежении «чистота» воздуха в ней (в пересчете на обычные условия) до­ стигает 99,999987 процента! Е-от это уже могло устро­ ить «капризную» сварку!

Иустроило. В вакууме образцы соединялись быстро

инадежно. Разрезав их поперек, исследователи искали тайну прочности нового вида сварки. И довольно быст­ ро нашли ее.

Несмотря на все совершенство современной оптики—

иобычной, и электронной, способной давать увеличе­

ние в сотни тысяч раз.— мы еще слишком близоруки. И только благодаря своей «близорукости» видим гра­ ницу металла совершенно «твердой» и «определенной». Если бы нам удалось по-настоящему заглянуть в ми­ кромир — в мир атомных масштабов, мы увидели бы удивительные вещи. И прежде всего не нашли бы у тел твердых границ. Они оказались бы смутными, туман­ ными, как бы размытыми, размазанными.

Атомы и молекулы вещества находятся в непрерыв­ ном движении. Они колеблются, смещаются, меняются

сдвинуть два куска вещества, такие «путешественники» без тени сомнения отправятся гулять «в соседнюю епархию». Пройдет некоторое время, и граница между кусками, и прежде-то размытая, со'всем растворится, ис­ чезнет. Атомы двух материалов «смешаются», «пере­ пугаются». И отделить куски друг от друга уже не удастся — они сольются в одно целое.

Все это на строгом языке науки носит название диффузии. Когда запах пролитых духов разносится по всей комнате, в этом во многом виновата диффузия. Если вкус брошенного на дно стакана сахара ощущает1’

40

лические пластинки, стремясь смять, сорвать их. раска­ ляет и истирает непокорный матепиал. И этот вихпь обрушивается на тормоза раз за разом, при каждой

посадке самолета. От надежности работы тормозов за­ висит жизнь машин, жизнь людей.

Сами тормозные колодки самолета делаются из чу­ гуна. А крепятся очи к стальным дискам. К сожале­

довольно своеобразным опособом: .стальные диски «об­ ливал!’» жидким 4VTVHOM. Чтобы хопошенько прогреть

их и получить прочное «прилипание» чугуна, его ппихотилось б р а т ь

очень много.

И все это потому,

42

Можно было бы упомянуть и про обыкновенные же­ лезки. для рубанков, которые и ст-оят-то всего два де­ сятка копеек. Но их используют миллионами. И эконо­ мия, даваемая диффузионной сваркой при их изготов­ лении, снова выливается в единицы со многими нулями.

Можно было бы... Но ведь не в количестве примеров дело. Сегодня диффузионная сварка позволяет надеж­ но соединять не только сталь со сталью, но и варить к ней чугун, твердый сплав, порошковые материалы. Хо­ рошо соединяются титан, вольфрам, тантал, молибден, бериллий, германий, алюминий, керамика и другие ма­ териалы. И все же многого о возможностях, достоин­ ствах и недостатках диффузионной сварки мы еще не

стали с алюминием и титаном. Говорят, что шведская академия наук обещала Нобелевскую премию тому, кто справится с этой проблемой. Ну что ж, награда бу­ дет вполне заслуженной. И в°сьма вероятно, что ближе всего к ней окажется тот, кто внимательно изучит воз­ можности диффузионной сварки в вакууме.

Тысяче солнц в одной руке

...Появился луч. Он был тонок, как вязальная спица, и шел, не расширяясь. Светящийся зеленоватый дым взлетал клубами. Все, что только могло гореть, пре­ вращалось в языки пламени. Земля вспучилась, небо точно улетело вверх над всей равниной. Пространство заполнилось зелено-розовым светом. Поднялся оев разверзшейся земли. Сотрясались горы. Ураган пригнул

.деревья к траве...

• <м-

Так представляли себе действие Мощного теплового луча писатели-фантасты Герберт Уэллс и Алексей Тол­ стой. с его помощью хотели покорить Землю экипажи марсианских кораблей, на его всесокрушающую силу опирался петроградский авантюрист Петр Петрович Гарик. Идея об использовании сконцентрированной теп­ ловой энергии для создания орудия огромной разру­ шающей силы стала бродячим сюжетом научной фан­ тастики.

Но не только фантасты мечтали о чудесных лучах. История создания тепловых лучей сохранила для по­

взрывает на расстоянии плавучие мины, останавливает моторы, убивает крыс».

Газеты сравнивали изобретателя с Архимедом, ко­ торый, по преданию, сжег в 212 году до нашей эры вражеский флот у Сиракуз. Но слава Мэтьюза была недолгой. Он оказался мошенником, ловко обманувшим корреспондентов, Секрет его лучей был очень простым. Оки приводили ь действие искусно пристроенные меха­ низмы, снабженные обычными фотоэлементами.

Многие ученые доказывали в то .время, что создать мощные тепловые лучи вообще никопда не удастся. Рас­ сеяние лучистой энергии, невозможность получить аб­ солютно параллельный пучок лучей, не расходящийся на расстоянии, ставили, по их мнению, крест на вековечной мечте фантастов о светящемся тепловом шнуре.

Однако изобретатели не теряли надежды. Ведь если нельзя получить абсолютно нерасходящййся луч, расхо­ ждение его м'гжгс сильно уменьшить. А кроме того, можно резко увеличить яркость источника света.

45

ртуть до 150 000°, мы получим источники света в мил­ лиарды раз ярче солнца. С нх помощью, несмотря на неизбежное рассеивание лучен и несовершенство опти­ ческих систем, можно получить свето-тепловые пучки, способные сжигать все живое на расстоянии в сотни километров.

Нагреть вещество до 150 000° мы умеем, но создать зеркало, способное безболезненно отражать чудовищ­ ный тепловой поток,—задача, не выполнимая для сегод­ няшней техники.

И все же могучие световые лучи появились. Создать их помогла квантовая механика.

Из физики известно, что атомы способны испускать и поглощать свет только строго определенными крохот­ ными порциями — квантами. Поглощаясь атомами ве­ щества, световые кванты приводят их в неустойчивое, метастабильное состояние. Стоит «постороннему» све­ товому кванту «толкнуть» такой возбужденный атом, как избыток накопившейся в нем энергии выделится в виде излучения. На этом и основано действие знамени­ того лазера—«вантового усилителя света, лазера, о ко­ тором в последнее время так много .пишут журналы.

Представьте, что в веществе собралось множество возбужденных атомов. Достаточно теперь «выстрелить» в него слабым световым пучком, как свежие кванты высветят из него всю энергию, накопившуюся ранее. Произойдет «световой взрыв», и из лазера вырвется яр­ чайший световой луч.

Теоретические основы, необходимые для разработки квантовых' генераторов, были заложены советскими физиками, лауреатами Ленинской премии А. М. Прохо­ ровым и Н. Г. Басовьш.

46

. Принципиальная схема лазера довольно проста. Это миниатюрный рубиновый стерженек диаметром б—7 миллиметров и длиной 4—5 сантиметров с посеребрен­ ными гранями. Стерженек окружен трубчатой импуль­ сной лампой, какие обычно применяются при стробо­ скопической съемке. Сначала от источника постоянного тока заряжается батарея конденсаторов. Когда на­ пряжение ее достигает пяти-десяти тысяч вольт, проис­ ходит разряд. Ярко вспыхивает импульсная лампа, и часть ее света поглощается рубином. Вспышка следует за вспышкой до тех пор, пока материал лазера до пре­ дела будет накачен энергией. Теперь сквозь небольшое отверстие в серебряной пленке внутрь кристалла впу­ скают тоненький световой лучик. Он сразу же начинает метаться между посеребренными стенками, высвечивая по дороге все новые миллионы метастабильных атомов. Наконец алое световое копье вырывается сквозь от­ верстие во втором торце и устремляется наружу. Яр­ кость его в миллионы раз ярче солнца. Причем свет почти не расходится, так что яркость его с расстоянием ослабевает весьма незначительно. Есть, например, про­ ект лазера, угол расхождения луча которого, составляет всего одну угловую секунду. В будущем такие лучи используют для целей межзвездной связи, для снабже­ ния искусственных спутников энергией, для «раскачки» молекул и управления скоростью химических реакций.

Нас же интересуют сейчас вещи несколько более прозаические, а именно: что нового принесут лазеры в технологию металлообработки.

Мысль о том, что промежуток времени между мо­ ментом научного открытия и его широким применением на практике все сокращается и сокращается, становится тривиальной. Тем не менее разве не поразительно, что лазеры, сама принципиальная возможность которых только-только обоснована теоретиками, уже нашли до­

47