Файл: Сядристый, Н. С. Тайны микротехники.pdf

замок — не макет и что изготовление деталей подобного раз­ мера вполне возможно.

К знаменателю числа, определяющего величину моего пре­ жнего замка, сначала добавил ноль. Сделал предварительные пробы. Оказалось, замок объемом 1/5000 кубического мил­ лиметра вполне выполним. Добавил к знаменателю еще один ноль. Выбранная величина означала, что в 1 кубическом милли­ метре можно разместить 50 тысяч таких замков. Для примера заметим, что нейроны — основные нервные клетки коры чело­ веческого мозга —имеют «плотность упаковки» 10 тысяч штук на 1 кубический миллиметр.

Расчеты показали, что размеры корпуса такого замка во всех трех измерениях не должны превышать 27 микрон, то есть 0,027 миллиметра, а его детали, разумеется, должны быть еще меньше.

При изготовлении замка я пользовался специально для этого изготовленным, простым, но очень точным станком без суппорта, то есть все резцы и сверла подводились непосред­ ственно вручную — большим и указательным пальцами. С по­ мощью станка были изготовлены лишь самые крупные дета­ ли — корпус и замыкающий фигурный валик. Остальные детали делались вручную, что было проще и удобнее. Да и вообще такие детали, как, например, ключ или дужку, толщина которых не превышает 1 микрона, ни на каких современных станках изготовить невозможно.

И вот замок готов. Его диаметр 27 микрон. Он в 50 тысяч раз меньше булавочной головки.

Потеря замка из поля зрения микроскопа на обыкновенном листе бумаги равносильна его потере вообще. Ибо если размер листа писчей бумаги равен 30x20 сантиметров, а диаметр мел­ кой монеты — 15 миллиметров, то простой расчет показывает, что поиск замка на листе бумаги почти равносилен поиску монеты на поле площадью в два гектара. Из 1 грамма золота могло бы получиться 2 с половиной миллиона замков такого размера, а из одного золотника — свыше 10 миллионов штук,

58

Два замка: один в собранном, а другой в разобран­ ном виде — свободно размещены на торце волоска. Уве­ личено в 22 000 раз

то есть полграмма золота хватило бы для изготовления по одному замку для каждого жителя гор. Киева.

Замок в двух вариантах — в собранном и в разобранном виде — вместе с ключиком размещены, как на столе, на торце волоска. Детали, практически не имея веса, не падают с торца даже при встряхивании волоска. Но на всякий случай они поло­ жены на тончайший слой рицинового масла. Волос взят не только для сравнения, но и для лучшего показа деталей. Свет, как известно, «течет» по прозрачным материалам. Концентри­ руясь в волосе, он подсвечивает детали снизу.

Замок изготовлен из золота высокой химической чистоты. Корпус представляет собой цилиндр, высота которого равна диаметру. Толщина стенок — около 2 микрон. Как вытачивался цилиндр? Сначала заготовка стачивалась до толщины при­ мерно 35 микрон. Потом в ней перовидным сверлом высверли­ валось продольное отверстие диаметром 27 микрон. И лишь после этого диаметр заготовки уменьшался до 27 микрон. Если делать отверстие в готовой заготовке, она может деформиро­ ваться по краям, как воск.

59

Перед сверлением заготовку кернить нельзя. Сверло под­ вести с едва уловимым, ощущаемым почти интуитивно переко­ сом к центру вращающейся заготовки, и решительно, но пре­ дельно нежно нажать на сверло. Оно, засверливаясь, само ста­ нет в центр заготовки. Но сверло надо вовремя убрать, чтобы оно не успело расточить заготовку и сбиться с центра. Когда центр будет точно намечен, сверло снова подводится к заготов­ ке, но уже строго по центру и без отклонения от оси вращения заготовки. Если станок не имеет никакого биения и точно соблюдены указанные условия, сверло настолько точно само выставляется по центру, что во время сверления его контур остается четким, словно оно находится в состоянии абсолют­ ного покоя. Сверло необходимо периодически вынимать для удаления стружки.

Изготавливалось сверло вручную из высококачественной лобзиковой пилочки. Заточка проводилась при помощи алмаз­ ных брусочков, а также алмазных паст, наносимых на отполиро­ ванные кварцевые пластинки. Окончательно режущие кромки затачивались при помощи алмазной субмикроскопической пудры, наносимой на поверхность стекла, смазанного тонким слоем часового масла.

Угол при вершине сверла равен 85°. Углы, применяемые в обычных переводных сверлах, в данном случае оказываются слишком тупыми: сверло плохо сверлит или сползает в сторону, образовывая под собой подушечку из уплотненного металла.

Готовый корпус обрезался очень острым резцом в два при­ ема. Сначала делался пазик. Стружка в данном случае может и не образовываться, так как происходит пластическое течение металла, резание которого в данных условиях ничем зрительно не отличается от резания мыла или воска. За очень короткое время в нужном месте необходимо углубить резец в блестящую поверхность заготовки до заметного отхода детали от осталь­ ной части заготовки. Но отрезать деталь полностью нельзя. Сначала резцом убирается металл, всплывший по обе стороны пазика, и лишь потом корпус замка отрезается полностью. Если это будет сделано аккуратно, то отрезанная деталь, наэлектри-

60

Замок, размещенный на самом кончи­ ке комариного носа. Увеличено в

22 000 раз

зовавшись при выточке, не упадет, а отскочит и пристанет к лезвию резца. Не притрагиваясь свободной рукой ни к каким железным предметам, необходимо тихо перенести резец под

61

другой микроскоп и снять деталь тонкой стальной иглой. Игла, концентрируя на острие электрические заряды руки, перетянет деталь к себе.

При изготовлении корпуса замка скорость вращения шпин­ деля равнялась 3000 оборотам в минуту.

Читатель, очевидно, заметил, что отверстие в цилиндрекорпусе замка высверливалось сверлом, диаметр которого был равен впоследствии наружному диаметру цилиндра в изготов­ ленном состоянии. Это объясняется тем, что при микровыточке металл очень мягок и оседает при окончательной доводке и обрезке. Отполировать цилиндр подобных размеров практиче­ ски невозможно. Абсолютная чистота его отделки достигалась хорошей заточкой резца. Резец изготовлен из стали английской фирмы «Winkelson». Другие инструментальные стали довести до подобной остроты и чистоты не удалось.

Сборка замка и изготовление других деталей производи­ лось на капроновых подложках. При твердых подложках детали царапаются. Во время работы подложку необходимо перио­ дически протирать ваткой для удаления осевшей микроскопи­ ческой пыли.

Другие детали замка изготавливались стальными резцами неповторяющимися движениями руки. Этим достигается чистота поверхностей. Некоторые срезы производились алмаз­ ными осколками.

Когда изготовление замка было близко к завершению, стало ясно, что можно было уменьшить изделие еще в несколько раз, не применяя никаких сложных приспособлений, опираясь лишь на знание свойств материалов и на точность движений руки. О том, что это возможно, — в следующей главе.

МЕЖДУ УДАРАМИ СЕРДЦА

В 1961 году после только что окончившегося матчареванша чемпиону мира по шахматам Михаилу Ботвиннику в торжественной обстановке вручили маленький кубик, внутри

62

которого под лупой можно было рассмотреть серебряный шах­ матный столик с выставленными на нем 32 шахматными фигур­ ками, сделанными из синей и белой пластмассы. Автор этих работ — уральский мастер Александр Матвеевич Сысолятин. Диаметр фигур равен 0,3 миллиметра, а высота короля и ферзя —0,6 миллиметра.

Посылая подарок Ботвиннику, мастер нарочно поменял местами белого короля и белого ферзя. И хотя фигурки были не больше песчинок, чемпион мира, любуясь изделием, заметил ошибку в расстановке фигур. В благодарственном письме автору шахмат он написал об этом. Тот ответил, что переставил фигурки умышленно, чтобы проверить, насколько внимательно Ботвинник будет рассматривать микроминиатюру. Сообщил также, что фигурки легко поменять местами, так как они стоят на тоненьком слое машинного масла. А не отрываются от доски потому, что почти не имеют веса.

История создания этих шахмат такова. Среди уникальных произведений индийских мастеров есть так называемая «ин­ дийская горошина». Изготавливалась она очень долго. Ее диа­ метр — 17 миллиметров. Горошина полая внутри и разделена на две половинки. Внутри горошины — 40 слоников. Индийцы считают это произведение почти священным.

Уральский мастер решил сделать подобную работу, но еще более изящную, по принципу русской матрешки. В коробочке из органического стекла разместил шарик, равный по диаметру «индийской горошине». Внутри шарика была другая коробочка, а в ней стоял столик с шахматами. Работу мастер начал с наиболее трудного — изготовления фигур. Высота пешек полу­ чилась 0,3 миллиметра, королей и ферзей — 0,6 миллиметра, остальных фигур —0,4 миллиметра.

Микроминиатюра демонстрировалась в Москве на Выстав­ ке достижений народного хозяйства. Как-то на выставку приехали индийские гости. Долго рассматривали фигурки, кото­ рые даже под увеличительным стеклом были едва различимы. Гости были поражены, узнав, что сделал это потомственный шахтер. Они спросили через переводчика: «Наша горошина

63

прячет 40 слоников, а сколько могло бы поместиться в ней таких фигурок?» Сысолятин, присутствовавший при разговоре, при­ кинув на глаз, ответил: «Тысяч шесть, семь». Но стоящий позади индусов парень неожиданно сказал: «Неправильно, товарищ Сысолятин! Я подсчитал. В горошине поместится не меньше 21 тысячи пешек или же 1б тысяч коней — целый

табун!» Но эти шахматы были не единственными. В Харькове

известный украинский мастер Анатолий Петрович Васюренко изготовил подобные шахматы из мамонтовой кости и золота. Не менее удивительным был и тонко выточенный миниатюрный столик, на котором располагались фигуры. Все изделие можно было накрыть колпачком авторучки. Мне посчастливилось уви­ деть эти шахматы после их изготовления. В то время я только начинал заниматься микроминиатюрами, и эта работа произ­ вела на меня незабываемое впечатление. Сейчас же, когда пишутся эти строки, размерная изящность микроскопических изделий, вследствие многолетней работы над ними, уже не поражает воображение так, как когда-то. Могу конкретно пред­ ставить, что эта деталь имеет столько-то микрон, а та — столько-то. Более того, в некоторых случаях микроскопические детали мне изготовить легче, нежели крупные. Ибо, как уже говорилось, при микрообработке легко создаются колоссаль­ ные давления на малых участках обрабатываемой поверхности, то есть обработка производится на очень высоком физико­ механическом уровне.

Например, подкову для блохи я теперь могу изготовить быстрее, чем в кузнице сделают настоящую подкову для коня. Ибо приемы изготовления настоящей подковы, ввиду ее вели­ чины и недостаточно высокого уровня технических средств, в обычной кузнице более примитивны и менее экономичны по расходу энергии. То же самое можно сказать и о шахматах, изготовление которых для меня даже облегчается с уменьше­ нием размера. Ибо при этом я не испытываю особенных трудно­ стей а обращении с деталями, размеры которых малы, а прочность металла до неузнаваемости ослабевает в тех услови­

64

ях, которые создаются при микроскопических масштабах. Поэтому трудности при изготовлении микроскопических шах­ мат появляются лишь при размерах, когда жесткость вытачи­ ваемых фигурок приблизится к тому напряжению, которое воз­ никает на кончике резца при микровыточке. Но такие фигурки уже будут сверхминиатюрными. Под лупой они невидимы.

Но много лет назад, когда для меня существовала трудность обращения с маленькими деталями, а точность руки была недо­ статочна, шахматы Васюренко казались мне чудом. До сих пор помню то удивление и восхищение человеческими возмож­ ностями, которые испытывал, глядя на филигранную миниатюру.

В просторном зале Харьковского Дома народного творче; ства было светло — на улице выпал первый снег. Медленно переводил взгляд с одной художественной работы на другую, мысленно отмечая про себя ту особую, почти всегда присущую произведениям самостоятельных начинающих художников не­ много наивную непосредственность, которую, совершенствуя свое мастерство, стараются сохранить и настоящие профес­ сионалы. Об этой непосредственности у Делакруа есть точное и поэтическое высказывание: «счастливое равнодушие к условностям».

У окна, на красивом столике стоял изящный пластмассовый коробок, хрустально чистый, словно наполненный светом. Вну­ три его на подставке можно было разглядеть выточенный из кости и золота столик величиной с ноготь, а на нем — шахматы. Маленькие фигурки словно растворялись в воздухе. Они излу­ чали тонкий снежный блеск, будто бы предупредительно демон­ стрируя безукоризненность своих едва различимых форм. От всей работы веяло величавым самодостоинством. И даже воз­ дух, окружавший изделие, словно гасил все посторонние звуки, могущие помешать созерцанию этого чуда.

Именно тогда я понял, что любая вещь, с любовью, вдохно­ венно выполненная человеком, приобретает нечто большее, чем ее практическое назначение. Такая вещь приобретает силу нравственного воздействия даже в том случае, если она не имеет прямого отношения к искусству.

65