Еще вчера. Часть вторая. В черной шинели

Плазменной резкой лаборатория занимается уже давно, еще с «подвальных» времен, когда спец из ВНИИЭСО безуспешно пытался продать мне чертежи плазмотрона за 500 рублей. Если бы тогда я выложил эти деньги, то мы так и остались бы темными туземцами, получившими дорогое ружье с несколькими патронами. Этого не случилось из-за моей жадности: деньги надо было отдавать кровные. Зато потом мы стали богатыми: ружья и боеприпасы клепаем сами и раздаем их безвозмездно всему племени. А когда Заводу 122 поручили резать нержавеющие фланцы, то лаборатория вообще на пару месяцев стала его отделом, пока не поставила завод на ноги. Начали с полного нуля, кончили обучением человека, которому и передали на полном ходу технику, технологию и все секреты. А этих секретов, бывших шишек и болячек, набирается изрядно: техника усложняется. Разгладил шишку, вылечил болячку – стаешь обладателем опыта и знаний, иным путем почти недостижимых.

Однако наука тоже не дремала. Поначалу в плазмотронах (резаках) применяли вольфрамовый катод. Чтобы он не сгорал, сквозь резак прогоняли аргон, азот и водород, причем, аргон выполнял роль мелких сухих щепок для «растопки» азотной или водородной плазменной дуги. (Именно тонкую регулировку «щепок» и «дров» обеспечивало мое первое оформленное изобретение «Инжекторный смеситель газов». Истинно первым своим изобретением я считаю телегу в Казахстане). Так вот, наука открыла металлы, не боящиеся кислорода в горячем состоянии, – гафний и цирконий. Металлы т. н. термохимического катода – дорогие, зато теперь в плазмотронах стало возможным использование обычного воздуха. Плазменная резка стала экономней кислородной и начала применяться даже для обычных сталей. Дуга стала жестче и еще мощней.

Я подчеркиваю мощность дуги плазмотрона, поскольку многие наши барахтанья связаны именно с этим. Скорости резки возросли настолько, что уже невозможно резку проводить вручную. Малейшая задержка плазмотрона превращает узкий рез в обширную дыру (по научному – отверстие, но образующееся отверстие напоминает именно дыру). Кроме того, значительная часть удаляемого металла превращается в пар – в большое облако ядовитого бурого дыма. Находиться внутри облака – совсем неуютно.

Основная наша трудность – резка труб. И если с прямыми резами мы еще кое-как справлялись, то с косыми (для сегментных сварных колен – отводов) была просто беда. Это сейчас есть тонкие, армированные стекловолокном, абразивные круги для резки. А наши круги были на резиновой связке (вулканитовые) с низкой прочностью. При малейшем перекосе или превышении оборотов круг с грохотом разлетался на мелкие кусочки, норовя наказать виновника за упущения. Короче: проблема резки труб была у нас очень болезненной.

Косой рез трубы можно представить, если палку колбасы разрезать под углом широким ножом. А если развернуть колбасную оболочку, то всегда получим кривую – чистую синусоиду.

Построить синусный механизм, в котором перемещение резака H = Rsinα очень просто: это обычный кривошип с радиусом R. Изменяя только его величину и вращая трубу на угол α от 0 до 3600, можно резать трубу любого диаметра под любым углом.

Конечно, такие машины для медленной кислородной резки уже построены давно. Но их неторопливая механика просто развалится, если ее вращать со скоростями, нужными плазменной резке.

У нас уже был небольшой опыт. Наскоро собранная на площадке возле лаборатории машина с небывалой скоростью и «фасонно» отрезала кусок трубы, одновременно снимая фаску для сварки. Точная и красивая заготовка падает на землю, туча бурого дыма уходит в небеса…

Машина обогащает нас бесценным, в том числе – отрицательным, опытом: сегменты, состыкованные после сборки, не образуют расчетного угла!

Почему??? Я тщательно рассчитал и точно установил радиус синусного механизма. Не доверяя себе, проверил все по таблицам из книг. И вот такая неудача!

Блестящие после резки кромки приходится подгонять шлифмашинками вручную. И еще: с одной стороны фаски под сварку образуют слишком большой угол, с другой – слишком маленький!

Причину я прочувствовал и понял не сразу. Мы рассчитываем радиус R и режем по наружной поверхности трубы, а стыкуем отрезанные сегменты – по внутренней, которая искажается при резке с постоянно заданным углом фаски! И чем толще стенка трубы, тем больше искажения угла собираемого косого стыка.

Наша машина при работе уже решает два тригонометрических уравнения. Надо, чтобы она решала и третье: угол фаски под сварку должен быть переменным! Известны только минимум и максимум этого угла. Неясно: а) по какому закону угол должен меняться; б) как выявленный закон движения воплотить в практическое устройство?

Я опять погружаюсь в математику и механику. Есть же счастливые люди, забывшие все науки после получения диплома и прекрасно себя чувствующие. А тут приходится даже вспоминать тригонометрию за 9-й класс…