Техника - молодёжи 1985-12, страница 64

НОВЫЕ ПРОФЕССИИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

НАШ ЖУРНАЛ УЖЕ ПИСАЛ ОБ ИЗОБРЕТЕНИЯХ ДОНЕЦКОГО УЧЕНОГО А. М. БЕЛОЦЕРКОВСКОГО /М 4 ЗА 1977 ГОД, № II ЗА 1978 ГОД/. ТЕПЕРЬ МЫ ЗНАКОМИМ ЧИТАТЕЛЕЙ С ДРУГИМ ЕГО ПРЕДЛОЖЕНИЕМ О НОВЫХ. ВЕСЬМА НЕОБЫЧНЫХ СПОСОБАХ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ. ПРОПИТКИ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ И ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ.

Артем БЕЛОЦЕРКОВСКИЙ, кандидат технических наук, г.Донецк

В годы второй мировой войны американский физик П. Бриджмен занимался проблемами повышения прочности брони. Тогда-то он и обнаружил. что пластичность материала определяется величиной гидростатического давления в зоне деформации растягивая металлический прут под высоким давлением, можно резко повысить его прочность, сохранив достаточную пластичность. Для практической реализации этого открытии Бриджмен разработал пресс с двумя со осными цилиндрами, штоки которых выдвигались навстречу друг другу. Внутреннее давление создавалось верхним гидроцилиндром, шток которого вдвигал уплотненный твердосплавный плунжер во внутренний канал контейнера. Нижний же в это время вталкивал весь контейнер в поддерживающую оправку. В рабочей полости контейнера устанавливался инвер сор двойная скоба, преобразовывавшая усилие сжатия поршней в усилие растяжения образца. Рабочей жидкостью служил бензин высокой очистки, не затвердевающий при значительном давлении. Эксперименты по растяжению образцов при гидростатическом дав лении до 42 кбар подтвердили открытие, и только из-за чрезвычайной сложности установки реализовать идею Бриджмена не удавалось более трех десятилетий.

В последние годы в научной периодике появились статьи о влиянии высокого гидростатического давления на механические характеристики металлов. Правда, иссле

дователи не обнаружили многократного увеличения их прочности, но овчинка явно стоила выделки, если даже речь шла о нескольких процентах. Ведь технология чрезвычайно проста: поместил образец в контейнер, залил жидкость и дави на нее плунжером!

Я попробовал обжать высоким давлением закаленные образцы из высокоуглеродистой стали. Раз, другой, третий, отнес на разрывную машину, и что же? «Повышение прочности оказалось в пределах разброса экспериментальных данных. ..» Увеличил выдержку образцов не помогло. Но однажды случайно давление после выдержки резко упало. Па закаленных «намертво» стальных образцах (в обычных условиях они рвутся без появления «шеек») образовались классические, как на фото в монографии Бриджмена, сужающиеся «шейки». Видно, образцы испытали растяжение под высоким гидростатическим давлением. Почему? Ведь их же сжимали! Все выяснилось после экспериментов, проведенных «для выяснения условий гарантированного воспроизведения обнаруженного эффекта». Опускаемый плунжер сжимал жидкость, создавая в контейнере высокое гидростатическое давление. Вели давление выдержки образцов превышало точку затвердевания жидкости, а время выдержки срок, необходимый для отвода тепла (дело в том, что процесс фазового перехода жидкости в твердое состояние под давлением происходит постепенно из-за внут

реннего трения часть работы сжатия переходит в тепло), жидкость превращается в «теплый лед». При быстром подъеме плунжера давление в контейнере резко падало, «теплый лед» со скоростью упру гой деформации вновь превращал ся в жидкость. При этом жидкость, сжатая с трех сторон стенками контейнера, могла увеличить обьем только в одном направлении, вверх, и детали, погруженные в нее, испытывали одноосное растяжение и одновременное сжатие по двум другим координатным осям. Так возник новый способ упрочения металлов и сплавов /а. с. № 375308, см. рис. слева на 4-й стр. обложки/.

Он годится для упрочнения изделий, испытывающих циклическое растяжение, конфигурация которых ориентирована относительно действия силового усилия каленые болты и шпильки, звенья цепей и т. п. Нагрузку можно увеличивать до возникновения сужений, что обеспечит максимум эффекта.

А теперь перейдем ко второй части нашего рассказа. Пропитка пористых материалов давно применяется в промышленности при изготовлении древесных пластиков, электроугольных изделий, радиоконденсаторов, для придания во доотталкивающих свойств деталям электро- и радиокерамики и т. д. Откровенно говоря, за последние столетия в технологии пропитки мало что изменилось. Правда, придумали пропитку с попеременным вакуумированием и автоклавы с подогревом пропитывающей жидкости, но длительность технологического процесса существенно не уменьшилась. Речь идет о тех случаях, когда некая жидкость проникает внутрь обрабатываемого материала. Если же она «несмачи-вающая», к примеру ртуть, то все попытки окажутся тщетными: капиллярные силы станут выталкивать ее из нор. В подобной ситуации «правоверный» инженер обычно припоминает, «чему учили», и успокаивается. Иное дело изобретатель.

Тот начинает рассуждать:

Хорошо, пусть капиллярные силы выталкивают несмачивающую жидкость. А почему бы не преодолеть их, призвав на помощь все то же г идростагичеекое давление? 11омробуем!

И вот в толстостенный контейнер уложили кусок белого абразивного

60