Техника - молодёжи 1957-05, страница 9

ЯСАК БЫЛО НАЙДЕНО РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

давних пор в народе живет по-^словица: «Не было бы счастья, да несчастье помогло». Эта пословица вполне применима и к нашему случаю.

Всем, кто имеет дело с обработкой металлов резанием, хорошо известно явление, именуемое наростом на поверхности режущих инструментов. Наросты бывают в виде тонкого слоя или бугорков, которые можно обнаружить только с помощью микроскопа или радиоактивных изотопов. Иногда образуются бугорки такой \величины, что они хорошо видны to невооруженным глазом. Бывают даже и такие случаи, когда стружка приваривается к резцу (см. цветную вкладку) и выводит его из строя.

Нарост является причиной многих бед. Из-за него возникает вибрация резца и обрабатываемой детали — самый коварный враг токарей, строгальщиков, фрезеровщиков. Вибрация вызывает -разрушение режущего инструмента, приводит к ухудшению обработанной поверхности, к снижению точности изготовляемых деталей. В результате образования нароста повышается трение инструмента по обрабатываемому металлу^ увеличивается расход энергии на обработку. Словом, много неприятностей доставляет это явление.

Борьба с наростами была начата еще © конце прошлого столетия. . В нашей стране и за рубежом проведено большое количество работ по изучению причин их образования. Но все исследования были направлены на отыскание эффективных средств борьбы с вредным явлением наростов. В этой области пришлось долгое время работать и автору настоящей статьи.

Существует несколько точек зрения на природу образования нароста. Но все исследователи рассматривают его как скопление частиц обрабатываемого металла, спрессо-ванных при большом давлении и высокой температуре, которые развиваются в процессе резания. Выходит, что нарост образуется в результате механического воздействия на сильно нагретые частицы обрабатываемого металла, то есть в результате пластической его деформации.

Однако глубокое изучение свойств -образующихся наростов не подтвердило этого, предположения. Проведенные испытания показали, что твердость нароста значительно превышает твердость самого обрабатываемого металла. Например, при обработке стали твердость нароста 'Почти в три раза выше, чем материал, из которого нарост образовался. К тому Же металлографическое исследование структуры наростов показало, что они имеют кристаллическое строение.

Из приведенного примера следует, что одна пластическая деформация не может дать столь большого повышения твердости и тем более кристаллического строения. Значит, образование нароста происходит не

только в результате механического процесса, а и физико-химического. Следовательно, это явление надо рассматривать как процесс плавления, то есть сварки.

Как же проверить правильность такого предположения?

Процесс сварки металла в твердом состоянии известен давно, им с незапамятных времен пользуются кузнецы. Однако металл в твердом состоянии можно сварить только при условии отсутствия на с'вариваемых поверхностях окисных пленок. Но и это кузнецам давно и хорошо известно. Поэтому они посыпают нагреваемый в горне металл кварце-

СВАРКА В ВАКУУМЕ

Н. КАЗАКОВ,

кандидат технических наук

вым песком, который, расплавляясь, покрывает его тонким слоем и тем гамым предохраняет от окисления. После наложения одной части свариваемого металла на другую при первых же ударах по ним молотом жидкая расплавленная пленка вылетает в виде искристых брызг, а неокисленные поверхности прочно свариваются.

Исследование процесса возникновения нароста показало, что он образуется только в тех случаях, когда в местах соприкосновения стружки с режущим инструментом нет окисных пленок. Там же, где они имеются, нарост не образуется. Значит, возникновение его происходит не в результате механического спрессовывания частиц обрабатываемого металла, а в результате их взаимного сваривания и приваривания к режущим кромкам инструмента, на которых окисные пленки отсутствуют.

Следует отметить, что при проверке этого положения был применен новый метод исследования, основанный на безокислительном нагревании в вакууме контактирующихся образцов — инструментального и обрабатываемого, то есть разнородных металлов, а также и одноименных — сталь со сталью, чугун с чугуном, кобальт с кобальтом и т. д. Для этого ■ была применена специальная установка, сконструированная в Институте машиноведения Академии наук СССР.

Итак, многие годы специалисты по резанию металлов боролись с образованием наростов на режущих кромках-резца как с вредным? явлением. Но ведь известно, что каждое явле

ние, имеющее в одном случае отрицательное значение, в другом может быть применено с пользой. Именно в этой связи и встал перед нами вопрос: а нельзя ли использовать закономерности образования нароста для сварки металлов? И нельзя ли при этом. получить соединение, прочность которого была бы не ниже прочности свариваемых материалов?

Дальнейшие экспериментально-теоретические исследования позволили осуществить такую сварку металлов в вакууме. Как оказалось, она имеет большое значение не только для работников в области резания металлов, но и для специалистов, работающих в области сварки.

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ТВЕРДОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ

Сваривание металлов давно применялось в технике для создания неразъемных соединений.

Применение сварки помогает сокращать сроки изготовления конструкций, экономить металл, снижать себестоимость изделий, повышать их работоспособность. Однако новые, более сложные задачи, стоящие перед нашей промышленностью сегодня, требуют дальнейшего упрощения самого процесса и повышения качества соединений. В результате последних достижений наших ученых и появился новый вид сварки, получивший название «холодной».

Еще совсем недавно утверждение о том, что две металлические детали можно сварить холодным способом, прозвучало бы как фантазия. Сварка в нашем представлении всегда связывалась с нагревом металла. А теперь холодная сварка вышла за пределы экспериментов.

Необходимо сделать оговорку о самом термине «холодная» сварка. Этот термин чисто условный, так как хорошо известно, что пластическая деформация всегда сопровождается выделением тепла. Название «холодная» сварка подчеркивает, что деформация при сварке лроизг водится без подогрева свариваемых тел и инструментов, с помощью которых осуществляется процесс деформации. Тепловые процессы и при холодной сварке играют определенную роль.

Процесс холодной сварки основан на междуатомной связи. При этом тесный контакт между соединяемыми металлами до пределов действия междуатомной связи при холодной сварке создается давлением.

Но поверхность металла никогда не бывает абсолютно гладкой. На ней существуют выступы и зазубрины. При соприкосновении таких поверхностей в тесный контакт вступят только выступы, занимающие небольшую часть поверхности. Поэтому вполне понятно, что при контакте более гладких поверхностей междуатомная связь возникает на большей контактируемой площади и получаются весьма прочные соеди-» нения.

Если сблизить две металлические пластинки на такое расстояние, при