Техника - молодёжи 1999-06, страница 55

толстопузый» (где уж тут до протокола) найдет в природе стекло, приваренное к стальной пластине, или керамику с медью в изоляторах, или кастрюлю из алюминия и нержавейки. О клистронах, магнетронах и других космотронах не говорим. Все вы их видите в зале диффузионной сварки. Здесь находится свыше 700 пар разнородных материалов, навечно обвенчанных диффузионной сваркой.

В авторском свидетельстве № 112460, выданном Казакову в 1958 г., сказано, что материалы соединяют в вакууме при высокой температуре и контактном давлении, обеспечивающих взаимную диффузию атомов и молекул. Для соединения металлов и керамики — чего уж скрывать, все знают — вакуум составляет от 10² до 10⁵ мм рт.ст., температура — от 500 до 1200 °С, давление — до 100 МПа. Ныне явление, сотворенное им, имеет официальное определение, данное Международным институтом сварки в Дюссельдорфе (ФРГ): «Диффузионная сварка в твердом состоянии — способ получения монолитного соединения, образовавшегося вследствие возникновения связей на атомном уровне, появившемся в результате максимального сближения контактных поверхностей за счет локальной пластической деформации при повышенной температуре, обеспечивающей взаимную диффузию в поверхностных слоях соединяемых материалов». Уф-ф! Громоздко, но ничего не упущено.

А толчок всему дал нарост на резце, который ничем нельзя было содрать. Попытки сбить его, скажем, отверткой, приводили к разрушению режущей кромки по инструментальному материалу, но никак не по стыку. Аспирант не прошел мимо этой неприятности и оформил ее в явление сварки...

Минуло 40 лет, и вот одно из последних изобретений — способ диффузионной сварки стали с керамикой, патент РФ № 1625626, 1991 г. Способ разработан в том самом МАТИ им.К.Э.Циолковского, в котором начинал свою работу аспирант

Н.Ф.Казаков. Традиция. Даже материалы соединяют те же — керамику с металлами. «Так в чем же отличие вашего способа, тов. Жарких, от способа Николая Федотовича?» — спрашиваю первого из шести авторов. Про себя подумал, как далеко ушла наука в нашей стране за эти годы: количество изобретений возросло на порядок.

«В развитии, — отвечает А.А.Жарких. — Знаете, как готовят слоеный пирог?». — «Знаем. Каждый слой спеченного теста пересыпаем сухарной крошкой, для вкусности через два-три промазываем еще сгущенкой, и... в духовку». — «Хорошо, — говорит Жарких; фамилию-то, думаю, под свой процесс подобрал. — Мы же для вкусного, извините, прочного соединения, посыпаем керамику... ржавчиной». — «О-о-о?! Феррум два три о — оксид железа. И где же вы ее берете? Заборы скоблите?». — «Зачем? Идем на задний двор, там труб у нас видимо-невидимо. Берем самую ржавую, наклоняем и стучим по ней молотком. Из нее высыпается целая горка ржавчины. На всю программу хватает».

Сам процесс выпечки у них — у А.А.Жарких, В.А.Бачина и других — идет до двух часов кряду. Пожалуй, дол го... «Нет, быстро, — возражает из других Г.П.Полу-шкин. — Диффузия без ржи длится часами, гораздо дольше. Убедитесь сами».

Посыпанный ржой керамический блин и стальную планку подают в духовку, камеру по-ихнему. Блин — снизу, планка — сверху над ним, а если наоборот, то ржавая пудра посыпется на планку. «Ну и пусть!». — «А если мимо?».

Камеру захлопнули. Ее заполняют инертным газом: аргоном или азотом. Детали нагревают до 1000—1200 °С. При этой температуре разделенную пару с присыпкой выдерживают полчаса. Затем, охладив духовку на 600 °С, меняют в ней инертную среду на восстановительную, ать-два! «Не ать-два, а аш два, водород», поправляет Бачин. А жених-блин и невеста-планка все еще не обручены. Их выдерживают на расстоянии друг от друга изотермически, то есть при постоянной тем

пературе в полтыщи градусов. Это называется, нормализуют в течение 10—20 мин, приводят в нормальное чувство. Наконец, детали сдавливают, снова нагревают до температуры 1200 °С и изотермически сваривают 40 мин диффузией. После нее супругов уж не разъять никакой силой.

«Да, знатный у вас процесс получается. Ничего не скажешь, — говорит Хозяйка Диффузионного зала. — А вот не видывали ли вы уральских самоцветов в рубашках из нержавеющей стали, вольфрама, молибдена, меди, алюминия?». Она взмахивает рукой, и за ней вспыхивает северное сияние вертикальными полосами рубинов, сапфиров, кварцев, гранатов Это засияли люминисцентные трубки, кварцевые лампы, рубиновые колбы, стаканы, вазы, и все в полиметаллических оправах. «Наш Данило-мастер из Института химии Уральского научного центра РАН соединяет несовместимые материалы клеем ДТК» — «Данило — технологическим клеем?» — «Нет, диффузион-но-теплостойким» Сам мастер рассказывает, что клей обеспечивает очень прочное, работающее в интервале температур от -270° (почти абсолютный нуль) до +700 °С соединение. Рецептуры ДНК (ДТК, Данило оговорился, но фактически ДТК то же самое для неживого соединения, что и ДНК для живого) соответствуют соединяемым парам. Пастообразный ДТК — не ржавчину наносят на место соединения, и детали нагревают до 40— 60 °С, в редких случаях до 200—300 °С. Вот и все. Пара будет такой же неразлучной, как и после камерной обработки.

«У нас ржавчина после термообработки превращается в шпинель, драгоценный минерал, — говорит Л.И.Боброва из авторской группы МАТИ. —^ Прилегающий к керамике слой представляет собой железоалю-миниевую шпинель (FeAhCb), ковалентно (одноименно) связанную с керамикой».

«Меня интересует соединение меди с алюминием и его сплавами, — напоминает о своей проблеме Виктор Яковлевич Степанов. — Еще неизвестно, какую с ними шпинель даст ваша ржавчина». — «Воспользуйтесь обычной диффузионной сваркой в инертной среде, — подсказывает Хозяйка. — Обжатие деталей по вашему соединению (медь в алюминии) можно обеспечить нагревом за счет различного коэффициента теплового расширения металлов. У меди он в 7,5 раз выше, чем у алюминия. Вложив медный стержень в отверстие алюминиевой детали и выдержав при температуре 500—600 °С минут десять, вы получите прочное соединение. Видите его там, за малахитовой глыбой?».

У электрического очага Гефеста

Электрогефестом назвал российский изобретатель Н.Н.Бенардос (1842—1905) изобретенную им в 1882 г. сварку электрической дугой. Неутомимый труженик, научивший людей кузнечной сварке, древнегреческий бог-кузнец Гефест, в честь которого Николай Николаевич дал такое непривычное русскому уху — с электрогешефтом путают — название электросварке, встречает нас при входе в свой зал. У него густая шевелюра, вьющаяся борода. Длинный кожаный фартук свисает до войлочных чуней, в правой руке — электрод,

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 6 9 9

52