Борьба за скорость

Новый способ обработки дает возможность легко и быстро затачивать резцы из твердого сплава, помогает легко и просто получать необходимое качество поверхности — то, которое нужно для данной детали, для данной машины, для данных условий ее работы. Шлифовка, полировка, притирка становятся гораздо более простыми, чем раньше, операциями.

И не только эти, но и все другие операции металлообработки: резание, сверление, строгание, нарезание резьбы.

Решает оно и другую задачу, о которой мы говорили в начале этой главы, задачу борьбы с износом, задачу упрочения поверхности. Обработанная новым способом поверхность становится гораздо более прочной.

В чем же состоит это открытие? Что это за чудесный инструмент, который может легко и быстро обрабатывать любой металл, любой сплав, с любой заданной точностью, да при этом не портя его как резец?

Этот инструмент — электрическая искра.

Это открытие — электроискровая обработка металла, сделанное лауреатами Сталинской премии Б. Р. и Н. И. Лазаренко.

Одна простая истина лежит в основе нового, революционного способа металлообработки: любой металл или сплав, какой бы твердый или мягкий, жаростойкий или легкоплавкий он ни был, можно обрабатывать новым «инструментом» — электрической искрой.

Образцы изделий, получаемых прецизионным литьем. Сверху вниз: лопатка газовой турбины, коническая шестерня, деталь инструмента, мушка прицела.

Одно простое, но величайшей важности следствие, вытекающее отсюда: электричество, которое до сих пор лишь двигало станки и инструменты, может само обрабатывать металл.

В электрическую цепь тока высокой частоты включены два электрода. Одним из них служит обрабатываемая деталь, другим — металлический диск, тонкая иголка или «инструмент» другой формы. Подающий механизм подводит его к детали.

Цепь разорвана. Маленький, но все же ощутимый воздушный зазор отделяет один электрод от другого. Этот зазор становится еще меньше, пока, наконец, только несколько малых долей миллиметра остается до полного сближения электродов. И в какое-то мгновение лавина электронов переносится с электрода-инструмента на электрод-деталь.

Эта лавина электронов, или иначе искра, искровой разряд, выбивает расплавленные ею частицы металла с поверхности детали, снимает тонкий его слой. Частицы уносятся струей жидкости и не мешают обработке.

Регулируя силу тока, изменяют и толщину снимаемого слоя. Так постепенно можно сначала грубо обработать деталь, а затем, снимая все более тонкие слои, отшлифовать и отполировать ее.

Отполированная искрой деталь не будет иметь даже самых мельчайших трещинок, которые неизбежно оставляет резец, фреза, шлифовальный круг, — этих очагов возможных неприятностей для детали, когда она попадает в работу. В этом причина упрочения поверхности при электроискровой обработке.

Так, пройдя диском или другим «инструментом» над поверхностью детали, можно обработать ее и притом вдвое-втрое быстрее, чем при механической обработке. Не нужен громоздкий станок, не нужны резец, фреза, сверло.

Новый станок, быть может, придет на смену старому. Электромашиной мы называли соединение мотора и инструмента. Еще нет подобного короткого названия этому станку — станку для искровой обработки: привычным именем «инструмент» нельзя назвать непривычное — электрическую искру.

Электрическая искра режет, строгает, шлифует, полирует металл. Она может сделать невозможное: вырезать отверстие в металле любой формы — трудная, а подчас и невыполнимая задача для механической обработки. Она может, если поменять местами электроды, не вырывать из детали металл, а наносить его: твердый сплав — на резец, металлическое покрытие — на защищаемую от износа или коррозии деталь.

Дефектоскопы. Сверху вниз: ультразвуковой, рентгеновский, магнитный.

В электроискровой обработке мы имеем дело с новым, принципиально новым инструментом — электрическим током. Поэтому, и с новыми, качественно новыми станками, методами, способами покорения металла.

Техническая мысль находит и другие способы получения деталей быстроходных машин. Она использует опыт и таких отраслей промышленности, которые к высоким скоростям имеют довольно отдаленное отношение.

Что общего, скажем, между газовой турбиной и ювелирными изделиями? Конечно, ничего.

Но опыт «сверхлегкой» ювелирной промышленности натолкнул инженеров на полезные мысли. Лопатку газовой турбины сложной формы бывает трудно обработать на станке. Изготовить же ее нужно исключительно точно. И здесь пригодился способ, которым пользовались ювелиры, — способ литья высокой точности, или прецизионного литья.

Жаропрочный металл, идущий для лопаток газовых турбин, плавят в электрической печи. Печь выложена огнеупорным материалом. Высокочастотный ток нагревает трубчатую спираль, изнутри охлаждаемую водой. Расплавленный металл должен быть чистым, и его предохраняет от окисления защитная газовая атмосфера: в печь подают инертный газ, который не соединяется с металлом.

Модель лопатки заливают легкоплавким сплавом, изготовляя таким путем форму для будущей отливки. Форму эту делают разъемной — из двух половин. Разняв ее и вынув модель, заливают в форму под давлением воск. Он заполняет все углубления. Снова вынимают модель — уже восковую, заливают огнеупорной формовочной массой и просушивают ее.

Остается теперь залить металл — и воск вытечет наружу, чтобы уступить место жаропрочному сплаву. Когда сплав застывает, отливку очищают от формовочной массы, и, после тщательного контроля ее качества, лопатка готова. Бывает, что после этого не нужна больше никакая обработка — так точно изготовлена лопатка.

Точное литье нашло сейчас широкое применение в технике.

Борьба за скорость — это борьба за точность, за микроны и граммы.

Микронами измеряется зазор в подшипнике, куда подается масло. Стоит отклониться на несколько микрон, и правильный ход смазки нарушается: в этом месте неизбежен перегрев — злейший враг подшипника. Точность здесь необходима.

Подшипник и лопатка турбины, шлифовальный шпиндель и ротор воздушной турбинки, все части быстроходных машин должны быть изготовлены с той точностью, какой требуют условия их работы.

Для этого необходим контроль.

Современная техника располагает целым арсеналом методов и аппаратов, позволяющих выпускать детали заданной точности и заданного качества — быстро и надежно.

Электроавтоматы-контролеры, созданные советскими инженерами, не пропускают ни одной детали, если ее размеры отклоняются больше, чем это допустимо. Они «ощупывают» деталь электрическими «щупальцами» — контактами, и если деталь изготовлена неточно, подают ее в предназначенное для брака место. Контролер-автомат работает быстро: за час он проверяет несколько тысяч деталей.