Техника - молодёжи 1989-06, страница 9

лучшие сплавы, из которых делают лопатки газовых турбии,— оии выдерживают всего 1000° С.

ВЕЧНЫЕ ДЕТАЛИ

В начале 70-х годов фирма «Дженерал электрик» опубликовала отчет об устранении дефектов в деталях, полученных литьем, с помощью газостатической обработки. Новой возможностью сразу воспользовались авиазаводы — технология стала применяться при производстве самолетов и двигателей.

О чем идет речь, наглядно демон стрирует опыт, проведенный в 1975 году в первом советском газостате, который был разработан сотрудниками ВНИИ металлургического машиностроения и Всесоюзного института легких сплавов. Шар диаметром 10 см со сферической полостью в центре радиусом 1 см при температуре около 1300° С сжали газом. Давление было примерно 1800 атм. Когда его вынули из газостата, оказалось, что диаметр уменьшил ся, а полость исчезла. На срезе шара перед глазами исследователей предстала однородная монолитная поверхность без каких-либо нарушений.

Современная техника иаполиеиа дорогостоящими деталями, которые постоянно работают на скручивание, изгиб, растяжение, сжатие, противостоят ударным нагрузкам, высоким температурам. Со временем их внутренняя структура нарушается, в конце концов они вырабатывают свой ресурс и, хотя внешне выглядят нормально, их дальнейшее использование может привести к авариям. Это и лопатки различных скоростных турбии, и поршни двигателей внутреннего сгорания, и различные жаропрочные экраны и сопла. Так что же, отправлять их в металлолом? Нет, можно поступить разумнее. После газостатического воздействия оии будто заново рождаются и готовы служить еще немалый срок. Причем подобное восстановление может повторяться много раз. Вот она — ресурсосберегающая технология!

Помимо спекания изделий из порошка и восстановления деталей, в газостате можно получать предметы сложной конфигурации из разнородных материалов, например, из металла и керамики. Это получается за счет диффузионной сварки — проникновения молекул одного вещества в другое и наоборот (помните о ТВЭЛах?) Оио интенсивно происходит при повышенных температурах и давлениях — граница между двумя материалами как бы исчезает. Но и на этом возможности «газостатического джинна» ие заканчиваются.

«и волки сыты,

И ОВЦЫ ЦЕЛЫ»

Через четверть века после того, как был изготовлен первый газостат, в его конструкции появился дополнительный узел. Какая необходимость заставила

усложнять устройство, казалось бы, идеально выполняющее свои функции?

Существует два способа получения изделий из порошков в газостатах. О первом — с помощью герметичной оболочки — мы уже говорили. Его недостаток в том, что ее потом приходится удалять. Например, если она металлическая — ее стравливают. Во втором способе оболочка вообще не применяется. При этом долгое время действовали так: предварительно спрессованная для сохранения формы, заготовка спекалась в отдельном устройстве, а потом уже попадала в газостат. Спекание Необходимо для устранения пор иа поверхности заготовки Ведь оии, в отличи е от внутренних, не исчезнут, поскольку давление попавшего в них газа равно давлению в камере.

В конце 70-х годов американцы решили совместить эти процессы: заготовку, помещенную в газостат, сначала спекли при низком давлении (чтобы исчезла поверхностная пористость), а затем га-зостатировали. Затраты снизились иа 30%.

Обычно горячее изостатическое прессование проводили в инертной среде (наиболее подходящ аргон, хотя возможны гелий, криптон и другие «благородные» газы). Это и понятно — они не вступают в реакцию, ие окисляют заготовку и нагреватели. Однако при совмещенном процессе многие материалы выделяют шлаки — в камере появляются агрессивные газы, способные вывести из строя агрегат. С другой стороны, реакционные среды оказались не такими уж плохими — в некоторых случаях оии существенно повышают качество спекаемых веществ. Как же сделать так, чтобы были «и волки сыты, и овцы целы»?

В 1981 году в лаборатории электронной технологии армии США создали двухкамерный исследовательский газостат для обработки силиконовых вафель. Из этого полупроводникового материала делают термостойкие интегральные схемы. Внутренняя камера заполнялась чистым кислородом при температуре 1000° С и давлении 700 атм. Наружная, с нагревателями, содержала аргон. Его давление в рабочем процессе всегда выше. Таким образом, в случае разгерметизации внутренней камеры реакционный газ не выйдет наружу — надежность и безопасность агрегата повышаются И настолько, что его, помимо всего прочего, стали использовать для уплотнения капсул с опасными отходами — радиоактивным газом. Побывав под газостатическим прессом, оии приобретали необычайную прочность, и транспортировка или захоронение их ие вызывали беспокойства.

За счет использования различных рабочих атмосфер в двухкамерных газостатах можно создавать новые композиционные материалы По сообщениям американской печати, например, на базе углеродного волокна получили композит, из которого изготавливают обтекатели, экраны и сопла для ракет.

СТАВКА НА ГАЗОСТАТ

Примечательна динамика роста количества газостатов. В 1980 году их работало в мире немногим более 100, в 1982 — 305 общей стоимостью 100 млн. долларов, в 1985 — более 600 и примерно 300 из них в США В 1988 году насчитывалось около 1000 установок, причем половина из них — исследовательские.

В прошлом году в СССР было 16 работающих установок и 13 в стадии изготовления. Самая объемистая из них сможет вмещать заготовки высотой 1,5 м и диаметром 1,3 м Правда, уже проектируется агрегат, рассчитанный на заготовки в 3 раза крупнее. В который раз повторяется история, когда иаш теоретический потенциал намного превосходит наши технологические возможности. Многие комплектующие для газостатов приходится покупать за рубежом. И ведь речь идет ие о чем-то сверхъестественном, а о кольцевых синтетических прокладках и прочих обыденных вещах Еще одна причина отставания в этой области, как ии парадоксально,— отсутствие в стране заказчиков. Промышленные предприятия, перейдя иа хозрасчет, действуют пока по принципу — «лучше синица в руках, чем журавль в иебе». А вот некоторые зарубежные фирмы оказались прозорливее — оии уже заявили о своем желании покупать советские газостаты.

Чтобы наладить rix широкомасштабный выпуск, ВНИИМЕТМАШ — ведущий по разработке этих аппаратов у нас — стал головной организацией в выполнении международной программы по газостатостроению в рамках утвержденного в ноябре 1988 года проекта «Иитеризо». Его цель — обеспечение стран — участниц СЭВ новейшими материалами с улучшенными характеристиками. К 1995 году планируется, используя почти не загруженные заказами машиностроительные заводы в Болгарии и Румынии, выпустить около 100 агрегатов.

Пока же самый крупный газостат в мире скоро начнет действовать в Швеции. Он будет обрабатывать стальные изделия диаметром до 1752 мм и высотой до 2997 мм и обеспечит выпуск почти 2,5 млн. т деталей из порошка в год. По весу это всего в полтора раза меньше того, что выдает в год крупная доменная печь. Из чугуна, как известно, еще предстоит сделать качественную сталь, а из иее — соответствующую продукцию.

По прогнозам фирмы «Горэм иитер-иейшил ник», в 1993 году мировые вложения в газостатическую отрасль сеставят 12,5 млрд. долларов, а стоимость обработки материала в газостате — примерно 0,5 доллара за 1 кг. Это значит, что «газостатический джинн» всего за 5 долларов сделает старые лопатки небольшого турбореактивного двигателя новыми. Почти даром, и никакой копоти.