Михаил Васильев - Металлы и человек

…Как мы видим, все усилия младшего брата догнать по своим совершенствам старшую сестру пока тщетны. Да это и не нужно: у чугуна своя судьба — быть не соперником, а помощником и другом стали.

Нам осталось рассказать всего об одном еще направлении в борьбе за повышение прочности металлов — о механической обработке поверхностей металлов с этой целью.

Да, есть, оказывается, и такой метод. Он состоит в создании на поверхности металла наклепа.

Помните, растягивая стальной образец и перейдя предел текучести, мы обнаружили новое упрочнение металла. Сдав часть своих позиций, он вдруг славно мобилизовал новые силы для сопротивления деформации, стал прочнее, чем был в начале опыта.

Вот такое состояние наклепа и создают в некоторых случаях на поверхности деталей.

…Словно крупные градины, обрушиваются на поверхность детали бесчисленные стальные шарики, выстреливаемые потоком сжатого воздуха. Их удары сминают, уплотняют поверхность детали. Возникает наклеп.

Такого же рода упрочнение достигается обкаткой детали закаленными роликами. Сжимаемая ими с огромной силой деталь как бы утюжится. Поверхностный слой ее приобретает повышенные механические свойства. Такой металл, в частности, лучше сопротивляется усталости. Толщина наклепанного слоя при обоих методах обработки не превышает 0,2 мм.

Конструктор завершил чертеж своей машины. Он не только определил в спецификации, из какого материала изготовить ту или иную деталь. В целом ряде случаев он указал, какой обработке с целью улучшения прочности их надо подвергнуть. Его чертежи пестрят надписями: «предварительно проковать», «цементировать», «закалить до такой-то твердости» и т. д.

Но есть и еще одно, что не заметишь сразу. И у себя за чертежной доской инженер вел борьбу за прочность металла.

Вот на его чертеже изображен ступенчатый валик, на который надеваются шестерни зубчатой передачи. Заметили вы, какие плавные сопряжения радиусом в 3, а то и в 5 мм наметил он сделать в переходах от одного диаметра валика к другому? Думаете, это для красоты, чтобы порадовать изяществом чертежа? Нет, это борьба за прочность! Ведь именно в этих местах при работе машины, если не сделать плавных переходов, возникнет концентрация напряжений, которая разрушит валик, переломит или изогнет его как раз в этом сечении.

Сделайте простой опыт. Поставьте на ребро две книги. Пусть это будут две стороны пропасти, которые надо соединить мостом. Мост надлежит сделать из листа бумаги. Попробуйте этот лист просто положить плашмя, краями на наши книги. Он прогнется под своей собственной тяжестью. Где уж ему выдержать вес пешеходов, автомобилей, поездов, которые захотят переправиться через пропасть!

Нет, дело не в недостаточной прочности нашего листа бумаги. Дело в том, что мы не сумели использовать эту прочность. Отогните продольные стороны вашего листа под прямым углом, чтобы образовалось нечто вроде желоба. Поставьте теперь его ребрами вниз над нашей пропастью. Этот желоб будет значительно жестче простого листа. Вы можете нагрузить этот мост несколькими карандашами, линейкой, даже чернильницей. А ведь далеко еще не все прочностные возможности листа бумаги использовали мы в своей примитивной конструкции…

Конструктор в совершенстве владеет всеми средствами борьбы за прочность металла посредством выбора его более рациональной формы. Он знает, что трубка из того же металла, что и стержень, того же самого веса и длины, всегда прочнее стержня, может сопротивляться большему изгибающему или скручивающему ее усилию. Он умеет изменением конструкции превратить неприятные изгибающие усилия в растягивающие или сжимающие. Он с закрытыми глазами скажет, как выгоднее в том или ином случае разместить швеллер или двутавр, где вместо массивного металла применить листовой, вместо прокатанного профиля — гнутый. И анализируя отдельные решения, принятые им в конструкции, мы не можем не восхищаться их остроумием, целесообразностью, тем, что в товарищеском кругу конструкторов называют красотой.

Весовая категория не определяет силы.

Скажем откровенно: это дается не каждому, не всегда и не сразу. Вот человек стоит за кульманом. Он рассеянно постукивает карандашом по твердому ребру доски и даже что-то напевает под нос. «Как это легко быть инженером-конструктором! — думает незнающий. — Сиди, черти, подсчитывай кое-что…» Но взгляните, как напряженно смотрит в одну точку этот мурлыкающий эстрадную песенку человек. В его мозгу идут в это время полные романтики поиски нового лучшего решения, напряженно и страстно сталкиваются варианты, драматически не сочетается желаемое и возможное. Нет, не меньше вдохновения и душевного трепета и, конечно, несравненно меньше знаний требуется для того, чтобы писать стихи! И так же, как писать хорошие стихи удается не каждому, так и не каждому удается быть хорошим конструктором.

Да, говоря о прочности металла, нельзя не остановиться на его долговечности.

Все в мире имеет свою продолжительность жизни. Родятся и умирают люди, планеты, галактики. Вечна только материя, всегда переменная, развивающаяся, никогда не повторяющая раз пройденного пути.

Люди борются — и успешно борются! — за продление своей жизни. И отступает костлявая, как ее раньше рисовали, с острой косой смерть. Почти вдвое выросла только за последние 40 лет средняя продолжительность жизни у нас в стране. А в будущем не до 69, а до 165 будет простираться человеческая зрелость, а может быть, и в 360 не будет приходить старость. Врачи и биологи, работающие над этой проблемой, не видят преград для практически неограниченного удлинения человеческой жизни.

Ну, а сколько же живет металл?

Это зависит от того, какую он жизнь ведет. Спокойную или бурную.

Академик И. П. Бардин сравнил жизнь металла с жизнью двух животных: огненного непоседы коня, вечно скачущего по долинам, и медлительной черепахи, никогда не ускоряющей своего размеренного движения. Говорят, что черепахи живут до 300 лет, в то время как лошади редко доживают до 30 лет. Так же и металл столового ножа может прожить 300 лет, в то время, как металл самолетного мотора вряд ли протянет и 30: слишком бурна и кипуча его жизнь! В его огненном сердце взрывается бензин, взвихриваются потоки газов, протекают тепловые и ударные волны… И ведь несравненно больше металла живет у нас кипучей жизнью деятелей, чем размеренной — созерцателей. «И то, что сегодняшний срок жизни получаемого в массовых количествах металла наших станков, моторов и машин достигает 35 лет— величайшее достижение металлургии», — считает академик.