Техника - молодёжи 1987-01, страница 28

ПОСЛУШНЫЙ МЕТАЛЛ

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено: «Улучшить структуру и качество конструкционных материалов, исходя из задач создания новой прогрессивной техники и реализации ресурсосберегающего направления в развитии экономики».

Яркий пример принципиально новых возможностей в металлообработке — использование эффекта сверхпластичности, открытого советскими учеными.

Олег СМИРНОВ,

доктор технических наук, профессор

Евгений КУЗНЕЦОВ,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

НЕ МОЩЬЮ ЕДИНОЙ...

И самая совершенная машина, и простейшая деталь всегда начинаются с того, что конструктор, осознав идею новой вещи, должен правильно выбрать обладающие нужными свойствами материалы. Нередко бывает так, что предъявляемым требованиям не удовлетворяет ни один из них. И тогда создают новые, расширяющие возможности современной техники.

Сегодня у машиностроителей богатейший выбор всевозможных материалов. Растут количество и область применения полимеров, керамики. А все же главным конструкционным материалом остаются металлы и их сплавы.

Благодаря своим необыкновенно разнообразным, порой уникальным свойствам,неисчерпаемым возможностям они незаменимы в большинстве отраслей производства. Если в каком-либо металле или сравнительно простом сплаве не удается получить требуемый комплекс свойств — тоже не беда. Эти свойства как бы суммируют от разных металлов, набирая из них определенную композицию, например в виде своеобразного слоистого пирога с упрочняющей начинкой.

Допустим, конструктор получил нужный металл, приступил к воплощению своей идеи, представленной пока только в чертеже. Последний этап создания технической новинки зачастую настолько труден, что вынуждает изменять точ-

ВЫПОЛНЯЕМ РЕШЕНИЯ Hi

но рассчитанные первоначальные формы придуманного изделия,— скажем, приспосабливаясь к возможностям существующих способов обработки. Форма конструкции может быть столь причудлива, что ее и из пластилина-то нелегко вылепить, не говоря уж о прочном и неподатливом металле. Словом, ни одно новшество не минует вопроса: как сформировать нужную деталь из нужного материала?

На первый взгляд он может показаться не столь уж трудным. Есть ведь множество разнообразных и с широкими возможностями способов обработки металлов — давлением, литьем, резанием... Наконец, если конструкция исключительно сложна, ее можно сделать составной, собрав из нескольких сравнительно простых элементов. Способов соединения тоже немало — сварка, резьбовые детали, клепка... Компромиссных решений, как видите, хватает.

Только ведь компромиссы в технике, если можно так выразиться, не бывают бесплатными. Составные конструкции, к примеру, всегда будут утяжеленными, более металлоемкими, с худшими эксплуатационными свойствами. Вдобавок изготовление их, особенно крупногабаритных, ведут в несколько стадий — присовокупьте все «минусы» многостадийности — на мощном и энергоемком оборудовании, с неизбежными большими потерями металла...

Вряд ли надо сегодня кому-либо специально доказывать, что ни в одном изделии — от обыкновенной гайки до могучего ледокола — нельзя мириться с подобными компромиссами, что надо искать принципиально новые решения. А прогресс, скажем, в авиационной и космической технике и вовсе немыслим без применения сверхпрочных, жаростойких и в то же время легких материалов. Чем легче ле

тательный аппарат, тем больше полезного груза он может нести, тем меньше ему потребуется топлива. Земные машины также много выигрывают от «похудения». И дело здесь не только в экономии металла (хотя это и очень важная задача), но и в улучшении их эксплуатационных характеристик. Почти во всех случаях чем легче и компактнее машина, тем лучше и с меньшими затратами энергии она справляется со своей работой.

Проблема создания облегченных конструкций повышенной прочности и жесткости становится все острее. Лучшие конструкторские идеи замирают на многие годы без ее решения. Как же заставить высокопрочный, труднодеформируе-мый металл принять форму сложной детали?

Традиционный путь — это, образно говоря, действовать с позиции силы. Иными словами, создавать сверхмощное оборудование — прессы, молоты, прокатные станы, дорогостоящий инструмент, идти на большие затраты труда, энергии, материалов. Путь трудоемкий, неэкономичный, а главное, не всегда дающий желаемый результат.

Быть может, есть какие-либо способы смягчить «характер» металла, сделать его на время обработки более податливым?

Один такой способ известен еще с древних времен — это нагрев. Всем, конечно, известно: горячий, близкий к расплавлению металл пластичен, легко принимает заданную форму. Но, увы, одновременно он покрывается слоем окалины, а изготовленные из него детали при охлаждении изменяют свои размеры и форму. Получить готовое изделие с заданными параметрами, с хорошим качеством поверхности путем горячей обработки практически невозможно. К тому же велик расход энергии, необходимы довольно сложные нагревательные устройства.

И все-таки металловеды не сбрасывали со счетов древний способ воздействия на металл, искали иные, более тонкие возможности его применения.

КОГДА СИЛУ НАПРАВЛЯЕТ ХИТРОСТЬ

Необыкновенное поведение сплавов цинка с алюминием сорок лет назад открыл известный советский ученый академик А. А. Бочвар. При

26