Беседы о физике и технике

Следует также отметить, что в настоящее время убыток, который терпит народное хозяйство от коррозионной нестойкости материалов, содержащих в своей основе железо, весьма велик. Фундаментальная наука, включающая физические методы исследования, разработала эффективные способы получения новых материалов на основе алюминия, титана, магния, кремния и других компонентов. Получены коррозионно-стойкие, легкие и прочные материалы. Повсеместная замена железных материалов во многих конструкциях, машинах и механизмах на современные конструкционные материалы позволит совершить революцию в машиностроении. Приведем только два примера: 1) сегодня железнодорожный вагон «везет» 30 т собственного веса; 2) легковой автомобиль «Жигули» весит свыше тонны.

А если их сделать из легкого сплава, то они никогда не будут ржаветь и разваливаться, будут в три раза легче, а следовательно, и потреблять гораздо меньше энергии на свое передвижение. Это же относится и к корпусам кораблей, ко всему многообразию современной техники.

«ЗОЛОТОЙ» ИНСТРУМЕНТ

Появлением новых конструкционных материалов машиностроители неизбежно столкнулись с дефицитом режущего инструмента. Чтобы разрешить эту проблему, в лабораториях начались поиски так называемых композитов, которые позволили бы резко повысить скорость обработки и тем самым резко увеличить производительностью металлорежущего оборудования. Часть исследований была направлена на создание керамических резцов, которые можно использовать для совершенствования инструмента, не прибегая к таким легирующим металлам, как вольфрам, ванадий, молибден.

Существовало и другое направление, суть которого заключалась в нанесении на уже существующие металлорежущие инструменты из стали износостойких покрытий, что позволяет повышать скорость резания на 30–50 %.

В этой области наибольшего успеха добились советские ученые, создавшие промышленную технологию нанесения универсального покрытия из нитрида титана, которое позволило повысить скорость, например, сверления в два раза. Более того, для некоторых марок сталей, которые с трудом поддаются обработке, сейчас появилась возможность подбирать инструмент с соответствующим этим маркам покрытием и тем самым повышать производительность механообработки. В основу этой технологии положен так называемый «способ КИБа» (конденсации ионной бомбардировкой). Суть способа состоит в том, что ионы какого-то тугоплавкого материала, например титана, при заданных технологических параметрах разгоняются и внедряются в поверхность обрабатываемого инструмента. При этом поверхностные слои разогреваются до требуемой температуры, и когда она стабилизируется, напускается реактивный газ, например азот. Происходит плазмохимическая реакция, в результате которой образуется очень прочное соединение нитрида титана, осаждаемое на поверхность инструмента с высокой степенью равномерности, при этом обеспечивается очень прочная связь основы и пленки. В результате получается режущий инструмент с новыми свойствами, у которого очень прочная основа и тонкий износостойкий слой покрытия, толщина которого колеблется в пределах 5–8 мкм. Он имеет золотистый цвет, поэтому его часто называют по цвету и за замечательные качества «золотым» инструментом.

Этот инструмент имеет существенные преимущества перед аналогичным инструментом без покрытия: стойкость инструмента повышается до 10 раз в зависимости от конкретных условий его применения (в частности, стойкость сверл увеличивается в 12–15 раз), до 25–30 % снижается потребляемая мощность при обработке, уменьшается сила трения, улучшается качество обработанной поверхности. Резко увеличивается срок службы до окончательного затупления, тем самым снижается себестоимость изготавливаемой продукции.

ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ АППАРАТ В КАЧЕСТВЕ ДЕФЕКТОСКОПА

Разработан новый метод обнаружения скрытых дефектов в любом изделии (в лопасти вертолета, шине автомобиля и т. д.), которые нельзя обнаружить ультразвуком из-за неоднородности, многослойности структуры изделия. В основе этого метода — получение интерферограммы изделия с помощью особого аппарата для голографии и высокочувствительной пленки, изготовленной из полупроводникового материала. Сначала изделие фотографируют в нормальном состоянии, затем после деформации вследствие разогрева, удара или действия давления, когда его формы меняются всего на доли микрометра или оно вибрирует. Оба эти изображения накладывают на один кадр.

В результате создается интерферограмма, имеющая вид географической карты с линиями, обозначающими рельеф местности. Неровности, которые видны на ней, указывают на скрытые дефекты в глубине изделия. Метод позволяет выявить самые незначительные неоднородности в используемом материале за 1–2 с. В производственных условиях это можно сделать с помощью ЭВМ, не останавливая конвейера.

ВЛИЯНИЕ ЦВЕТА ГРЯДКИ НА УРОЖАЙ