Техника - молодёжи 1944-07-08, страница 10

Подобно тому как клин раскалывает полено, молекулы воды и смазочных масел, проникающие в мельчайшие трещинки ни поверхности породы или ' обрабатываемой детали, расширяют эти трещины, тем самым понижая прочность материала.

колеблется в широких пределах, начиная от мельчайших, не различимых даже под микроскопом кристаллов-карликов до крупных образцов, в несколько сантиметров величиной. Изредка встречаются и отдельные кристаллы-гиганты размером в десятки и сотни сантиметров. Обычно мелкие кристаллы срастаются друг с другом, образуя сплошные массьг. Именно из таких поликристаллических сростков состоит большинство тел в природе.

Но асе твердые тела, —- состоят ли они из одного единственного кристалла, или же представляют собой совокупность мельчайших кристалликов, — имеют множество различных дефектов и неоднородностей структуры. Мельчайшие трещинки пронизывают кристаллические зерна* во всех направлениях н особенно густо покрывают их поверхности.

По теории, созданной профессором Петром Александровичем Ребиндером, при механическом разрушении твердого тела под натиском инструмента происходит расширение уже существующих и возникновение новых трещинок в слоях тела, примыкающих к его поверхности. Перед инструментом создается область повышенной трещи-новатоста, так называемая, «зона лредраз-рушения». Оказалось, что эта зона возникает во всех случаях, когда тело подвергается внешним усилиям. Но судьба ее будет различной ь зависимости от свойств твердого тела. В упругих телах- (например в каучуковой трубке) образовавшиеся трещинки «заживляются», исчезают, как только нагрузка будет снята, то есть усилия удалены, и! тело восстановит свою форму. В пластичных телах (так называют твердые тела, способные «од давлением* изменять спою форму, например сталь или лед) трещинки также заж-шают при снятии

внешней нагрузки, но заживление в этом случае происходит по" новым местам, и тело приобретает, новую, полученную при деформации форму, И только при разрушении твердого тела трещинки развиваются необратимо, уже не могут сомкнуться вновь. Так происходило бы, если бы встречалось только твердое тело с твердым телом: камень и бур, инструмент и металл.

Но когда разрушаемое тело смочено водой, молекулы воды проникают в устья тончайших щелей* облегчая их развитие, мешая их- обратному срастанию. Силы сцепления существуют не только между различными частицами твердого тела, но и между молекулами твердого Тела и молекулами воды. Под действием этих новых сил сцепления вода' втягивается в мельчайшие трещины на поверхности деформируемого тела я не дает возможности силам сцепления твердых тел сомкнуть щели, заживить раны, нанесенные инструментом. Мало того, вода -^гремитси расширить, разорвать сковывающую трещину породу, то есть помогает инструменту в его разрушающей работе. Помощь эта. очень значительна. Специальные расчеты показы* в а ют, что ъ исчеза юще -тонких участках щелей величина расширяющего трещину давления водной пленки всего в две молекулы толщиною доходит до 2 500 килограммов на квадратный ■ сантиметр — до 2 500 атмосфер!

Объясняется все это тем, что молекулы воды или растворенных в ней веществ устремляются вперед под действием поверхностных «сил, проникая целыми- «толпами» в узкие «переулочки» и «закоулочки». Молекулы воды заполняют щели, как толпы людей узкие проходы, И как заборы могут - рухнуть под натиском человеческих толп, так и молекулы воды могут преодолеть силы сцепления твердого тела и увеличить трещину.

Практически помощь воды уже давно используется при так называемом «мокром бурении». До недавнего времени думали, что вода или водные глинистые растворы, применяемые для промывки; скважин, выносят из скважин выбуренные частицы, охлаждают режущий инструмент бура, а при наличии взвешенных частиц глины и укрепляют стенки скважин,- но этой* их действие и ограничивается. Исследования же, проведенные в Коллокдо-электрохим иче-ском институте профессором Ребиндером и его сотрудниками;. показали, что, кроме этого, вода яшяется "активным помощником разрушающего породу инструмента.

ПОНИЖЕНИЕ ТВЕРДОСТИ

В лаборатории Ребиндер» было обнаружено, что понижающее твердость действие воды может быть повышено во много р&з, если к воде добавить немного поваренной соли, хлористого алюминия, щелочи, мыла

или некоторых других веществ. Частицы этих соединений обладают повышенной по сравнению с водой способностью проникать в щели, покрывая их поверхность, или, как говорят ученые, адсорбируясь. Таким образом,. ничтожные добавки примесей «активизируют» воду, усиливают ее действие, еще более понижают твердость обрабатываемо» го тела. Открытое Ребиндером явление получило название понижения твердости, % вызывающие его вещества — понизителями твердости.

Промышленное испытание, проведенное сотрудниками лаборатории—горным инженером Л. А. Щрейнером и физико-химиком К- В. Жигачем, показало, что добавка ^г к промывным водам даже сотой процента понизителей твердости иногда вызывает повышение скорости бурения на 50 процентов и более. Расход же (износ) режущего инструмента при этом значительно сокращается.

Не менее важно применение понизителей твердости в металлообрабатывающей 'промышленности. Такие процессы, как токаре ная обработка, сверление, шлифование, близки по своей природе к явлениям разрушения хрупких горных пород. Аналогична и -роль, которую в этих случаях играют смазочно-охлаждающие жидкости. Смазочным маслам приписывалось до сих пор только выполнение двух задач: смазывать, то есть облегчать трение, и охлаждать, то есть уменьшать вредный перегрев инструмента. Но третье вновь открытое действие смазки — понижать твердость металла — имеет еще большее значение.

Ничтожная добавка к маслу, в котором производится деформация металла, таких веществ, как стеариновая кислота или це-тнловый, спирт, облегчает проникновение масла в'массу металла.

При этом происходит и расклинивание трещин и смазывание отдельных разделяемых ими участков, которые начинают легко скользить, а в результате резец или сверло легче проникает, в твердый металл.

Самое оке главное действие понизителей твердости на металл заключается в том, что размягченный металл под нажимом резца начинает размазываться и растекаться по поверхности детали.

Таким образом, физико-химические исследовании открыл» новые возможности для ' обработки твердых тел. Одни и те же вещества — понизители твердости — в одних случаях увеличивают трещины в зоне пред* • разрушения и помогают инструменту разрушать, в других случаях при обработке металла способствуют сглаживанию поверхности.

Но добиться получения полированной поверхности с помощью одних только понизителей твердости нельзя. Борьба за блестящую, ровную поверхность представляет самостоятельную проблему, о которой рассказывает в своей, статье инженер Попилов.

Инж. л. ПОПИЛОВ, заведующий лабораторией Н-ского завода (Ленинград)

ФАНТАСТИЧЕСКАЯ ЭКСКУРСИЯ

Если, уменьшившись в очень много раз, мы «взглянули бы на блестяще отполированную поверхность автомобильной фа*-ры, зеркала прожектора либо обычной до блеска' начищенной дверной ручки, то нашим глазам представилось бы чрезвычайно любопытное и даже загадочное зрелище.

Мы увидели бы горные цеди, сопки, глубокие овраги, блестящие пик» гор, причудливо отражающие лучи света; неосто

рожный шаг по еще недавно казавшейся нам гладкой поверхности — ш мы рискуем слететь в пропасть или быть растерзанными; торчащими отовсюду остриями «и зубьями.

Переберемся на другую, кшкущуюся более гостеприимной? поверхность только что отполированной блестящей стальной плит* т. Такие плитки, известные под названием плиток Иогансона, — необходимая принадлежность любой механической мастерской и цеха. Они служат для производства точнейших измерений.

. Но и здесь поверхность, издал» казавшаяся блестящей и Гладкой, вся изрыта глубокими ямами, рытвинами, холмами; каждый шаг по ней . неимоверно труден: мы скатываемся, скользим в заполненные металлическими осколками ты, с трудоц выбираемся из них¹ » недоуменно оглядываемся, ища выхода. Куда делась гладкая, привлекавшая нас несколько секунд тому назад полированная плитка?

Перебравшись йа поверхность зеркального стекла, мы увидим а тут изумительно красивые, прозрачные/ переливающие