Борис Ляпунов - Борьба за скорость

Замечено, что даже клеймо, которое ставят на готовую деталь из прочного сплава, вредит ей. Оно может стать тем самым тонким местом, которое рвется: с него начнется разрушение. Поэтому вместо клейма принятую деталь контролер отмечает особыми чернилами.

Место, где есть углубление, трещина, выемка, — это ранка, которая может перерасти в язву.

Так почему же нарочно портят деталь?

Оказывается, выемки служат для «отвлечения» напряжений от самых опасных мест. Они принимают на себя удар и тем самым понижают напряжение там, где опасность всего сильнее. Верно говорят, что клин клином вышибают. Конечно, их делают не произвольно, а так, чтобы и в самом деле не повредить детали. Такие выемки, надрезы именуют «разгружающими».

Одной лишь прочностью не ограничиваются требования конструктора к материалу. Яркий пример тому — самолет.

Нигде, пожалуй, так остро не стоит вопрос о легкости материала, как в авиации.

Прочным, но легким должен быть материал крылатой машины. В самолетостроении широко применяются легкие металлы.

Алюминиевые сплавы — основной материал у авиастроителей. Они почти в три раза легче стали. Прочность же их может быть такой, как у углеродистой стали. Они достаточно стойки против коррозии — врага металлов.

Еще более легки магниевые сплавы. Над тем, чтобы увеличить их прочность и стойкость против коррозии, работают сейчас металлурги. Они создали для авиации сплав «электрон» — из магния, цинка, алюминия и марганца. Они создадут и еще более легкие, прочные и стойкие сплавы. Другие элементы менделеевской таблицы придут им на помощь.

Таков, например, бериллий — легкий, стойкий, прочный металл для авиации завтрашнего, а отчасти уже сегодняшнего дня.

«За бериллием будущее! Геохимики, ищите новые месторождения в гранитных массивах нашей страны! Химики, научитесь отделять этот легкий металл от его спутника алюминия! Технологи, сделайте легчайшие сплавы, не тонущие в воде, твердые, как сталь, упругие, как резина, и стойкие, как платина!» — говорил академик Ферсман.

Сверхлегкие, сверхпрочные, сверхстойкие, сверхжароупорные сплавы для сверхбыстроходных машин создадут советские металлурги.

В новой, высокоскоростной технике применяются не только металлические, но и неметаллические материалы.

Пластмассы сейчас распространены так широко, что это даже дало повод назвать наш век — век радио, электричества, атомной энергии — веком пластмасс. Изделия из пластмасс мы встретим всюду: на нашем письменном столе и на одежде, в комнате и на улице.

И в машиностроении, в быстроходных машинах пластмассы находят свое место. Вот лишь один пример наиболее частого применения пластмасс.

Слыхали ли вы, с каким лязгом срабатывают зубчатые шестерни, когда шофер грузовика включает передачу?

Шум при работе зубчатых шестерен растет с ростом скорости. Возникла новая проблема — борьба с шумом быстроходных передач. Они есть, например, в станках. С каждым годом все больше и больше станков у нас переводится на скоростное резание металла. Поэтому и задача не из таких, чтобы про нее забыть.

Она решается разными путями. Один из путей — бесшумные шестерни из пластмассы.

Легкая, но прочная шестерня из пластмассы допускает на больших скоростях передачу больших нагрузок. Это кажется парадоксом — пластмасса прочнее стали, но это так.

Пластмасса в несколько раз легче чугуна или стали, поэтому она меньше подвержена действию центробежной нагрузки при вращении. И пластмассовые шестерни, как и части подшипников, мы встретим в быстроходных машинах.

Если говорить о такой быстроходной машине, как самолет, то в нем мы встретим много деталей из пластмассы.

Стекло в кабине, которое не разбивается от удара, и ручка управления, лопасть воздушного винта и детали электрооборудования, баки для масла и бензина и очень многое другое делаются из пластмасс.

Все больше и больше проникают в технику изделия, изготовленные спеканием и прессованием металлических порошков. Таким же способом готовят изделия из керамики, скажем, кирпичи. И способ этот назвали металлокерамикой. Его применяют для приготовления твердых сплавов.

Растет прочность сплавов — труднее их обрабатывать. Резать металл можно лишь резцом из более стойкого металла. Нельзя резать той же сталью, которую нужно обработать.

Простую, обычную сталь можно резать инструментальной, легированной сталью, содержащей повышенное количество углерода и другие элементы. Но прочность сплавов все растет. Появились быстрорежущие стали. Однако и их твердости не всегда хватало, чтобы резать новые прочные сплавы.

Тогда им в помощь создали специальные сплавы для резцов. Их готовят прессованием и спеканием тугоплавких карбидов металлов (вольфрама и титана) — химических соединений их с углеродом — и добавляют к ним кобальт. Карбиды как бы цементируются кобальтом.

Резцы твердые, как алмаз, дает металлокерамика. Не только резцы, но самосмазывающиеся подшипники с мельчайшими порами — «масленками», тормозные колодки самолетов и многое другое, нужное технике. Достаточно сказать, что на современном большом самолете сотни различных деталей приготовлены из металлических порошков.

Металлокерамика, как и другие отрасли современной металлургии, нужна высокоскоростной технике.

Новые материалы для машин создают советские ученые и инженеры.

Металлургия нашей страны добилась больших успехов. Вот лишь один пример из работ лауреатов Сталинских премий.

Инженеры завода «Русский дизель» и работники одного из научно-исследовательских институтов создали сверхпрочный чугун. Из этого дешевого чугуна можно изготовлять многие детали машин, которые до последнего времени делались стальными, например коленчатые валы и другие части быстроходных двигателей.

В чугуне есть графит. Крошечные графитовые пластинки ослабляют чугун, и, чтобы упрочить его, чугун подвергают сложной, длительной и дорогой тепловой обработке. Тогда удается превратить пластинки графита в шарики и повысить прочность чугуна.

Создать высокопрочный и дешевый чугун было нелегко.

«Долго продолжались кропотливые опыты и испытания, начатые в маленьких лабораторных печах и перенесенные затем в литейные цехи, — рассказывает руководитель работ лауреат Сталинской премии Б. С. Мильман. — Наконец, было установлено, что при определенных условиях магний или его сплавы, добавляемые к жидкому чугуну, вызывают в нем образование нужных включений графита.

Но здесь нам пришлось столкнуться с новой трудностью. Дело в том, что магний кипит при более низкой температуре, чем температура жидкого чугуна. Введенный в жидкий чугун, он быстро испаряется. Пары его, выделяясь из литья, могут вызвать выброс жидкого металла из ковша.