Техника - молодёжи 1972-10, страница 58
К 50-летиюобразования ^гСоюза ССР1^-^^НЕИСЧЕРПАЕМЫЙ КОКИЛЬ Рассказываем о работах члена-корреспондента АН БССР А.-В. Вейника В нынешнем году минское издательство «Наука и техника» выпустило новую книгу члена-корреспондента АН БССР Альберта-Виктора Иозе-фовича Вейника «Кокиль», в которой излагаются последние работы, посвященные изучению и внедрению в производство самых разнообразных металлических форм. Корреспондент журнала Г. Смирнов рассказывает об исследованиях белорусского ученого. ШЕДЕВР УНИВЕРСАЛЬНОСТИ До сравнительно недавнего времени в распоряжении человечества было, в сущности, всего лишь два способа, позволяющих превратить кусок твердого и прочного металла в деталь нужной формы. Первый способ — повышение давления — в чистом виде лежит в основе всех методов обработки металлов резанием: точения, сверления, фрезерования, строгания и т. д. Сила противопоставляется силе; прочность и твердость металла преодолеваются прочностью и твердостью резца, на режущей кромке которого создается давление в десятки и сотни тысяч килограммов на квадратный сантиметр. Повышение температуры металла до его разжижения — второй способ, лежащий в основе всех разновидностей литья. Остроумие этого метода состоит в том, что, расплавляя металл, мы временно уничтожаем его прочность и твердость. Затем, затратив ничтожные усилия, мы придаем металлу нужную форму и охлаждаем, вновь возвращая ему прежние качества. Снимая проблемы механической стойкости, возникающие при резании, литье заменяет их проблемами стойкости термической. Вместо прочного и твердого резца здесь требуется податливая масса, способная зато выдерживать весьма высокие температуры. Трудно придумать что-нибудь проще и прозаичнее формовочной земли — массы, в каком-то смысле соперничающей с твердосплавными и алмазными резцами. В сущности, это смесь песка и глины. Глина придает смеси пластичность, а при высыхании делает форму твердой и устойчивой. Песок не дает глине садиться и растрескиваться при сушке и увеличивает газопроницаемость формы. Иногда в смесь добавляют органические вещества — навоз, шерсть, мякину, опилки. Обугливаясь во время литья, они образуют дополнительные канальцы для выхода газов. Безвестный изобретатель, впервые применивший такую смесь для изготовления формы, едва ли мог подозревать, что он автор, быть может, самого универсального метода литья. Действительно, из одной и той же массы можно изготовить форму для отливки гигантской станины и корпуса обычной мясорубки, простой плоской плиты и тончайшего художественного изделия. Наконец, в земляных формах можно отливать и бронзовые, и алюминиевые, и чугунные, и стальные изделия. Но вот оборотная сторона этой универсальности. Земляная форма — форма разового пользования. Для каждой новой отливки нужно изготовить форму заново, а это при серийном и особенно массовом производстве становится головоломнейшей проблемой. Далее, земля от высокой температуры расплава пригорает, поэтому ее нужно непрерывно «подживлять» новым песком. Перед формовкой массу приходится пропускать через смесительные машины. Наконец, необходимо устанавливать печи для сушки готовых форм. В результате литейные цехи обрастают огромным земляным хозяйством, делающим это производство неприятным, грязным и вредным для здоровья. Трудно сказать, кто впервые применил в обычных земляных формах вставки из железных кусков. Но, по всей видимости, именно эти вставки натолкнули изобретателей на мысль о форме, изготовленной целиком из металла. Металлическая форма — кокиль — долговечнее, но и дороже земляной. Кокиль труднее в изготовлении и лишен очень важных достоинств земляной формы — газопроницаемости и податливости, которая сохраняет отливку от разрушения при усадке металла. В идеальной литейной форме должны сочетаться прочность, долговечность и безвредность металлической с простотой изготовления, податливостью и газопроницаемостью земляной. Но как совместить эти на первый взгляд несовместимые качества? СОВМЕЩЕНИЕ НЕСОВМЕСТИМОГО Исследования обычного сплошного кокиля ученые, работавшие под руководством члена-корреспондента АН БССР А.-В. Вейника, начали с анализа температурных полей и термических напряжений, возникающих в металлической стенке. Оказалось, что при заливке расплава внутренняя поверхность кокиля быстро нагревается и стремится расшириться. Однако этому препятствует жесткая конструкция формы, и в результате в поверхностном слое возникают напряжения сжатия. При нормальных условиях эти напряжения не превосходят предела упругости металла и исчезают после того, как отливка охладилась. Но если слой кокильной краски тонок или температура расплава слишком велика, напряжения на внутренней поверхности кокиля могут превысить предел упругости, и тогда после нескольких заливок металл не выдерживает и начинает растрескиваться. Как ни парадоксально, именно эти трещины натолкнули специалистов на одно из возможных решений. В самом деле, растрескиваясь, металл снимает возникшие в нем напряже- 64 |
