Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Микрометаллургия

<< Предыдущая страница <<   ||  Оглавление   ||   >> Читать дальше >>

Современная металлургия гордится своими гигантскими агрегатами - огромными домнами объемом в 3 000 м³, 900-т мартенами, 250-т конвертерами.

Конструкторы работают над созданием еще больших агрегатов - и вдруг... микрометаллургия. Зачем она?

Начнем наш рассказ издалека. Всем известен лесковский Левша, который подковал необыкновенную блоху, видимую лишь в «мелкоскоп». Правда, позднее сам писатель признался, что ни Левши, ни микроскопической блохи на самом деле не было; все это он придумал.

Однако в наши дни существует несколько умельцев, ничуть не уступающих в своем мастерстве легендарному Левше.

Агроном из Закарпатья Н.С. Сядристый - известный мастер тончайшего искусства микроминиатюры. Ему удалось не только подковать блоху в буквальном смысле слова и оставить на подковах свои инициалы, но и сделать электромотор в 16 раз меньше макового зерна. На Всемирной выставке «Экспо-67» в Монреале экспонировалось 11 его удивительных изделий. Посетителей выставки особенно поражала миниатюрная роза, спрятанная в высверленном волосе. Чтобы ее рассмотреть, необходимо увеличение в 900 раз.

Удивительные изделия уральского умельца А.М. Сысолятина также известны многим. Представьте себе швейную иглу диаметром 0.8 мм, в ней еще одну, а в этой третью диаметром 0.15 мм или «настоящий самовар» высотой в 5 мм из многих деталей.

Первое время фантастическое мастерство миниатюры вызывало только восхищение. В искусстве этих мастеров не видели какого-либо практического значения, например, для техники. Однако оказалось, что их мастерство может приносить ощутимую практическую пользу, может внести существенный вклад в технический прогресс.

Ученым-микробиологам потребовался инструмент для хирургии живой клетки. От сложного заказа отказались специальные предприятия - советские и зарубежные. Их смог выполнить А.М. Сысолятин, создав уникальные микроинструменты, вдвое меньше заказанных!

Изготовленный Н.С. Сядристым бронхоскоп помог спасти жизнь ребенку. Ему заказывают инструменты врачи, научные работники, инженеры. Недаром его пригласили работать в лаборатории прославленного Института сверхтвердых синтетических материалов в Киеве. Там он работает над разнообразными резцами, иглами.

В современной технике действуют две тенденции - рост гигантов и миниатюризация. Микроминиатюризация, объединяющая химические средства и миниатюрные по размерам устройства, получает все большее применение в радиотехнике и электронике. В печати нередко сообщается все о новых достижениях в этом направлении.

Журналист В. Орлов в статье «Муза микротехники» рассказывает о проекте телеуправляемой «подводной лодки» для ... хирургических целей. Лодочка ныряет в кровеносный сосуд, тихо всплывает в сердце. Здесь обследуется сердечная камера, поврежденные клапаны. Затем по радиокоманде из корпуса лодочки выпускаются какие-то иглы и лезвия и производится операция без вскрытия тела. Радиоуправляемые подлодки уже двигаются в макетах кровеносных сосудов. Вот где в полной мере пригодится ювелирное умение мастеров миниатюры!

Такое направление развития техники возможно и в других отраслях, например в металлургии. Микрометаллургия уже имеет свою историю.

В 1934 - 1935 гг. в Институте прикладной физики при Ленинградском университете начали промышленное использование токов высокой частоты для плавки, закалки и пайки металлов. Талантливый экспериментатор в области металлургии А.В. Улитовский применил плавку малых количеств металла при помощи токов высокой частоты на радиочастотных диапазонах коротких волн. В маленькой мастерской на самодельном оборудовании методом жидкой штамповки чугуна получали в смену 20 000 мелких деталей весом около 10 г каждая. Эту технологию изготовления изделия непосредственно из жидкого металла академик И.П. Бардин назвал микрометаллургией.

В 1936 г. в том же институте на маленьких валках диаметром 20 - 30 мм прокатывали ленту из жидкого чугуна шириной 2 см и толщиной десятые доли миллиметра. Весной 1937 г. впервые в истории металлургии была прокатана на заводе им. МОПР жидкая сталь и получена доброкачественная стальная лента.

В 1952 - 1956 гг. А.В. Улитовский получил микропроволоку в стеклянной изоляции. В 1960 г. за эту работу ему посмертно была присуждена Ленинская премия.

Сейчас уже в СССР имеется несколько заводов по выпуску микропроволоки. Четыре миллиона километров проволоки диаметром в несколько раз тоньше человеческого волоса ежегодно выпускается в новых корпусах Кишиневского завода «Микропровод». Из одного грамма сплава на заводе отливают больше километра провода сечением до микрона. Провод отливается в сплошной стеклянной изоляции.

Самые тонкие металлические нити, выпускаемые советской промышленностью, создали специалисты конструкторского бюро завода «Микропровод» в г. Подольске. Требуется всего 40 г металла для создания нити, которой можно обвить земной шар по экватору.

Такая паутина, изолированная стеклом, экономит сотни тонн цветных металлов. Она идет на изготовление приборов, отличающихся высокой точностью измерения электрических сопротивлений. Эти качества достигаются благодаря очень малому диаметру проволоки. При этом проволока обладает высокой механической прочностью; ее изоляция выдерживает напряжение до 5 000 В при постоянном и до 3 500 В при переменном токе.

В лаборатории проволоки и калиброванного металла Магнитогорского научно-исследовательского института метизной промышленности налажено изготовление тончайшей железной проволоки, тоньше человеческого волоса (его диаметр 0.04 мм). «Железный волосок» отгружают предприятиям сотнями килограммов, так как ни одно предприятие в стране пока не производит проволоку из такого материала. Обладая высокими электрофизическими свойствами, она широко используется в различных узлах и элементах электронной аппаратуры.

Миниатюрный прокатный стан высотой ниже человеческого роста, с мощностью электродвигателей всего 55 кВт и площадью в 25 м² создан в Киеве. Стан-лилипут прокатывает в листовой материал холодные порошки железа, меди, нержавеющей стали, вольфрама или смесь порошков.

Полученная из валков широкая прессованная лента проходит операцию спекания в печи, после чего становится эластичной. Лента может быть не толще лезвия безопасной бритвы. Таким способом из порошков получают материал, сплошь пронизанный мельчайшими порами. Если через него профильтровать загрязненное масло или горючее для самолетов, то они становятся совершенно чистыми.

На этом же стане можно получать биметаллический провод - алюминий со стальной сердцевиной. Для этого нагретая в печи проволока заходит в ручей прокатных валков. Сюда же подают алюминиевый порошок. При прокатке из него образуется плотная оболочка - прочная и дешевая, хорошо защищающая сталь от коррозии. Разнообразна продукция стана. Плотные медные, никелевые и магнитномягкие ленты, проволока, прокатанные из порошков различных сплавов, серебра и редких металлов, - все это прекрасные материалы для штамповки деталей различных приборов в системе автоматики и телемеханики, радио- и электротехнической аппаратуры.

Однако самый маленький прокатный стан в стране свободно умещается в ... чемодане. Диаметр отдельных его валков - всего 1.5 мм. И из этих валков выходит лента почти в 50 раз тоньше человеческого волоса. Первые станы из семейства «лилипутов» создали совместно с ВНИИМетмашем сотрудники ЦНИИЧМ. Канд. техн. наук Е.А. Сизов рассказал об этих станах: «Своим появлением станы-лилипуты обязаны вычислительной технике. Детали ее основных узлов - усилителей, запоминающих устройств изготовляются из лент магнитномягких сплавов. Ученые установили, что с уменьшением толщины ленты она приобретает специфические магнитные свойства, улучшающие технические характеристики счетно-решающих устройств».

В Институте металлургии им. А.А. Байкова в лаборатории докт. техн. наук П.К. Ощепкова ведутся новые важные для промышленности исследования в области микрометаллургии.

В специальной установке, огромной электроннолучевой трубке, образуется мощный поток электронов; он направляется в вакуумную камеру. Здесь находятся обрабатываемые детали и исходные материалы, которыми их хотят покрыть. Под электронной бомбардировкой материал распыляется и оседает на деталях, давая пленку от десятых до стотысячных долей миллиметра. На любую поверхность можно осадить тончайшие пленки никеля, вольфрама, молибдена, меди, стекла и других материалов.

В металлургических исследованиях возможно использование минимальных количеств веществ: от 30 до 340 г. Такая миниатюризация исследований резко повышает экономичность и производительность лабораторных работ: продолжительность опытной плавки снижается до 5 - 10 мин, стоимость оборудования, расход сырья, эксплуатационные расходы намного ниже обычных. Состав металла контролируется легко и с большой точностью; обеспечивается полнота наблюдения и надежность получаемой информации. Использование малых количеств материалов позволяет обойтись без громоздких запасов и складских помещений. В Англии таким способом ведут работы по изысканию новых высокопрочных нержавеющих сталей.

Микрометаллургия проникла и в область плавки металла: созданы лабораторные установки для получения редких металлов; вес плавки не превышает десятков граммов. Однако это еще начало, но уже сейчас, не вскрывая вакуум-камеру, производят множество плавок.

Техника в наши дни предъявляет все больший спрос на редкие и сверхчистые металлы. Но даже в электропечах эти металлы загрязняются стенками тигля. В 1930 г. ленинградский профессор В.П. Вологодин впервые применил токи высокой чистоты для плавки металлов. Но опять-таки мешали тигли. Старались избавиться от них. Так появились новые металлургические процессы: дуговая, электроннолучевая, зонная, капельная и другие виды плавок. В последние годы группе ученых лаборатории высокочастотной электротермии Института им А.Ф. Иоффе АН СССР под руководством канд. техн. наук А.А. Фогеля удалось создать печь без стенок. В нее не проникает ни одна посторонняя частица. Сердце установки - небольшая вакуумная камера, образованная двумя кольцами - высокочастотными индукторами. Эти кольца создают электромагнитное поле, в котором свободно висит металлический шар. Через 2 - 3 мин висящий в пространстве металл разогревается индукционными токами до 2 000 - 3 000 °С. Для выпуска готового металла уменьшают мощность тока, и струя расплава, не касаясь кольца, стекает в массивную медную изложницу или же для большей чистоты замораживается в висячем состоянии.

Новый процесс обеспечивает получение плотных однородных слитков многокомпонентных сплавов из порошкообразного прессованного материала. Чистота готового сплава не ниже чистоты исходных металлов.

Микрометаллургия обещает дать большую экономию дорогих материалов и высокое качество продукции.

<< Предыдущая страница <<   ||  Оглавление   ||   >> Читать дальше >>

Использована публикация:
Мезенин Н.А. Занимательно о железе. М. "Металлургия", 1972. 200 с.
стр. 144 - 149.

Источник фото: Работы микроминиатюриста Николая Алдунина (http://altfast.ru/2008/08/02/)

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)