Михаил Васильев - Металлы и человек

• Название: Металлы и человек
• Автор: Михаил Васильев
• Издательство: Советская Россия
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1962

Эта книга рассказывает о металлах. И о таких широкоизвестных, как железо, медь, алюминий, и о тех, даже названия которых приходилось слышать не всем: церий, гадолиний, тантал.

Вы сможете прочесть здесь и о волшебных свойствах юного соперника железа — титана, и об уране — новом топливе для электростанций, и о вольфраме — самом прочном и самом тугоплавком в семействе металлов. В общем — обо всех восьмидесяти металлах, которые существуют в природе.

Вместе с тем это книга и о человеке, о его великой власти над металлами. Ведь это человек превращает ржавые камни, руду в металлические изделия.

Это он собрал, в иных случаях буквально по атому, первые крупинки редких и рассеянных элементов и открыл их удивительные свойства. Он облагородил металлы: сделал сталь нержавеющей, слабый алюминий — прочным, желтое золото — разнообразным по цвету. Это человек нашел металлам бесчисленное применение — для сооружений высотных зданий и газопроводов, космических ракет и вагонов метро, для сшивания кровеносных сосудов и превращения солнечных лучей в электрический ток…

Книга эта рассказывает и о борьбе советского народа за металл, о наиболее прогрессивных методах получения и обработки металлов, о важности их экономии и рационального использования.

Книга написана очень популярно. Она рассчитана на то, чтобы ее с пользой для себя прочитал каждый интересующийся современной наукой и техникой и перспективами их развития.

---

В форму закладывают слиток мягкого сплава. Пуансон стремительно ударяет по нему, и металл плотно заливает горловинку, одновременно выбрызгиваясь вдоль пуансона вверх. Тюбик готов. Пуансон вывинчивает его из формы, специальное устройство освобождает его от пуансона, и тюбик идет ка машину, наполняющую его полужидким составом.

Таковы близкие родственники ковки, они же — ее главные соперники.

Действительно, штамповка может вытеснить — и, видимо, в ближайшее время вытеснит — свободную ковку из всех отраслей производства, где кованые изделия нужны в большом количестве, изготовляются массовыми партиями. И это принесет огромную выгоду нашей стране, поднимет на высший уровень наше производство, резко повысит производительность труда.

Дорогу штамповке!

А свободная ковка, удивительное древнее искусство, останется там, где кованые изделия нужны в единичном количестве.

Будет ли расти еще число методов обработки металлов давлением? По всей вероятности, да. Ибо кто осмелится сказать, что в этом направлении пройдены все пути и уже нельзя найти ничего нового, лучшего?..

Огонь старика Гефеста

Всеволод Гаршин, писатель большого трагического таланта, болезненно чуткого к страданиям людей, в рассказе «Художники» нарисовал страшную картину труда на металлическом заводе прошлого века.

«— Это, я вам скажу, адская работа. Человек садится в котел и держит заклепку изнутри клещами, что есть силы напирая в них грудью, а снаружи мастер колотит по заклепке молотком…

— Это же все равно, что по груди бить!..

— Все равно…»

И дальше:

«Вот он сидит передо мною в темном углу котла, скорчившийся в три погибели, одетый в лохмотья, задыхающийся от усталости человек. Его совсем не было бы видно, если бы не свет, проходящий сквозь круглые дыры, просверленные для заклепок. Кружки этого света пестрят его одежду и лицо, светятся золотыми пятнами на его лохмотьях, на всклокоченной и закопченной бороде и волосах, на багрово-красном лице, по которому струится пот, смешанный с грязью, на жилистых, надорванных руках и на измученной широкой и впалой груди. Постоянно повторяющийся страшный удар обрушивается на котел и заставляет несчастного глухаря напрягать все свои силы, чтобы удержаться в этой невероятной позе».

Но практически, вероятно, и не было возможности облегчить этот труд. Заклепочное соединение было единственным, обеспечивавшим герметичность. Ведь тогда еще не существовало сварки.

К. Э. Циолковский, разрабатывая свой проект цельнометаллического дирижабля, предусматривал пайку корпуса. Не мог же он предложить изготовлять шедевр техники, воздушный корабль, единственным известным тогда видом сварки — самым примитивным, доисторическим, имеющим самое ограниченное применение — кузнечной сваркой!

…В полутемной кузнице пылают горны. Вот кузнец в расстегнутой на груди холщовой рубахе и измазанном золой прожженном переднике выхватывает, разворошив угли, добела накаленную деталь. На нее подручный накладывает другую. Быстрые стремительные удары — и пластины сварены. Это — кузнечная сварка. Она применяется и сегодня.

Но наряду с ней развивалась и стала самостоятельной отраслью техники сварка, осуществляемая электрической дугой, пламенем горючего газа, теплом трения и т. д.

Изобретатели железного шитья

Электросварка возникла в России. Одним из ее создателей был Николай Николаевич Бенардос. Он родился в 1842 году в семье, где наследственной профессией было военное дело. Однако Николай изменил семейным традициям. В 1862 году он поступает на медицинский факультет Киевского университета. Но не медицине, а беспокойной судьбе изобретателя была отдана его жизнь.

Он изобретает бесконечно много. Более ста изобретений было сделано им за сорок лет, начиная с 1865 года. Не многим удается прибавить столько к сокровищнице человеческого знания, опыта и умения. Однако самым крупным его изобретением был «электрогефест» — электродуговая сварка металлов.

Современником и продолжателем дела Бенардоса был Николай Гаврилович Славянов.

Главным в изобретениях Славянова было применение электрода из того металла, из которого состоят свариваемые предметы. Он назвал свое изобретение «способом электрической отливки металлов», и сварку он представлял как процесс заполнения подготовленных ванночек расплавляемым металлом электрода. Он ввел подогрев деталей для улучшения качества шва. Он широко ввел в сварку шлак.

В 1927 году инженер Д. А. Дульгевский предложил сварку под слоем порошкообразных материалов. Это было продолжением мыслей Славянова.

Волшебная это вещь — электросварка! Сварщик держит в руках металлический стержень. В нем как будто ничего особенного. Но вот стержень приблизился к кромке свариваемого металла, и электрическое солнце запылало под руками мастера. Чтобы не ослепить себя блеском этого солнца, чтобы не обжечь им лицо, сварщик надевает темные очки, заслоняется черным щитом. Но всего удивительнее результат: два куска металла сшивает ровная металлическая строчка, как игла умелой швеи соединяет два куска ткани.

Где только не увидишь сегодня этих металлических швов! И вагоны метро, и мосты, и подъемные краны, и металлические каркасы высотных зданий сшиты умелыми руками электросварщиков.

В электрической дуге, вспыхивающей на конце электрода, температура достигает 2400–2600 градусов. В ее пламени плавится металл стержня и изделия.

Расплавленный металл заполняет сварочную ванну — углубление, в котором и идет в соответствующий момент сварка. По мере перемещения дуги металл застывает, образуя шов. О том, как быстро идет расплавление металла, может дать представление такая цифра: нормальный электрод длиной в 450 мм расплавляется за 2 минуты. Шов высотой в 6 мм за минуту вытягивается на 12 см.

Ученые подсчитали, что для заклепочного соединения площадью в 56 кв. см, воспринимающего усилие в 62 тонны, надо поставить 11 заклепок. Для этого надо затратить 1,72 человеко-часа. А сварной шов той же площади, воспринимающий то же усилие, «стоит» всего 0,71 человеко-часа. Значит, даже простая ручная электросварка более чем в два раза повышает производительность труда, облегчает его, обеспечивает экономию металла.

Но электросварка не только заменяет клепку, она позволяет осуществить такие работы, какие клепкой сделать невозможно.

Да, этой палочки не было и у самого искусного из волшебников.

Как прикрепить, например, к одному листу в стык другой стальной лист, не применяя накладок? Это можно сделать только сваркой. А можно ли клепкой поставить заплату на пробоину в корпусе затонувшего судна? Нет, это может только сварка.

Да, целительная электрическая дуга пылает и под водой, создавая вокруг себя газо-паровой пузырь, постоянно срывающийся, взлетающий вверх зыбким хороводом мелких пузырьков, но устойчиво защищающий пламя и сварочную ванну.

Разработал методику подводной сварки советский ученый К. К. Хренов.

Очень высокое умение, поистине искусство требуется от сварщика. Чуть отдалил электрод — погасла электрическая дуга, прекратилось плавление металла. Приблизил — и снова погасает дуга, а приварившийся к металлу электрод стоит скорбным памятником неумению и неловкости. И никакой силой уже не оторвешь этой «свечки», разве только отломить можно или отрезать другим электродом, направляемым более уверенной рукой. Не каждому и не сразу удается наложить ровный, как серебряная струя, шов. И кажется, никакой механизм не сможет заменить в этом деле искусную руку человека.

Их много, самых разнообразных видов сварного шва.

Но есть автоматы, заменяющие ручную сварку. Мало того, они работают лучше, производительнее, точнее самых умелых сварщиков. Рождены эти автоматы в Институте электросварки имени Е. О. Патона под руководством ученого, именем которого назван институт.

Автоматы обычно ведут сварку под слоем флюса. Рабочий устанавливает соответствующий режим, и вот автомат уже двинулся по горизонтальному или даже вертикальному шву. Он посыпает его слоем шлака, и под ним, плавящимся, спекающимся и прочно защищающим металл от атмосферного воздуха, а значит, от окисления, возникает уже металлическая строчка шва. И возникает она в 10–15 раз быстрее, чем при ручной сварке.

Конечно, и ручная сварка не осталась без изменения. Появились электроды, обмазанные толстым слоем смеси разнообразнейших веществ. Одни из них в процессе сварки входят в металл шва и улучшают его качество, другие образуют корку защитного шлака. Возникла сварка в атмосфере инертных газов, обволакивающих расплавленный металл и препятствующих его окислению. Сварщики взяли в руки связки, составленные нередко даже из электродов разных металлов. И там, где швы на металле свиваются причудливым узором, где они состоят из многих отдельных участков, пока в основном применяется ручная сварка. А там, где нужны длинные прямые швы, например при изготовлении резервуаров для хранения нефтепродуктов, безраздельно господствуют автоматы.