Металлы и человек - Васильев Михаил - Страница 45

Прокатка бывает горячей и холодной.

Горячая прокатка сталей начинается обычно при температуре в 1250–1000 градусов, в зависимости от марки стали, и кончается при 900–800 градусах. А для чего надо нагревать металл? Ведь сталь, если она не закалена, пластична и в холодном виде.

Да, но ее пластичность при нагревании многократно увеличивается, а прочность уменьшается. Так, сталь, имеющая предел прочности при комнатной температуре в 80 кг на кв. мм, при нагревании до 1000 градусов снижает его всего до 7,5 кг на кв. мм. Высокая пластичность сочетается с малой сопротивляемостью деформации. Идеальное состояние для обработки давлением!

Нагрев заготовок производят в пламенных или электрических печах. По характеру распределения температур в рабочем пространстве различают печи камерные (в них температура во всем объеме одинакова) и методические. Заготовки, поступившие в такую печь с одного конца, по мере прохождения попадают все в более высокую температуру.

Сталь обычно нагревают в пламенных печах, цветные металлы — в электрических. Ведь в них легче выдержать узкие границы температур нагрева цветных металлов. Но наряду с печами у нас все чаще начинают применяться нагревательные устройства принципиально нового типа. Мне их пришлось видеть на одном из московских автомобильных заводов, в кузнечном цехе. Но, войдя в него, мы бы не сказали даже, что это кузница. Ни дымных горнов с нависшими зонтиками вытяжных устройств, ни угара, ни куч кокса в углах и кусков пережженного железа под ногами. Светлой краской окрашенные стены, кафельный пол. Светлые, широкие, от пола до потолка окна, открытые навстречу весеннему ветру. Единственное — пневматические молоты и гидравлические прессы подтверждали, что здесь кузница.

И все-таки здесь выполняли кузнечные работы. Заготовки закладывали в специальные устройства, похожие на круглые столики. Там всего за несколько десятков секунд, много — за пару минут, они нагревались до нужной температуры. Кузнец в чистом белом халате брал раскаленную заготовку и подкладывал ее под пуансон пресса, а еще через несколько секунд вынимал готовое изделие.

Преимущества электронагревательных устройств для нагрева не больших заготовок чрезвычайно велики. Они прямо-таки преобразуют вид кузнечного цеха, повышают качество изделий, производительность труда, его культуру.

Прокатные станы устроены и работают примерно так же, как блюминг. Разница в том, что они меньше размером да валки их имеют вырезы того профиля, который выпускает стан.

Но, наверное, мало кто знает, как работают трубопрокатный стан и и стан для проката валов переменного профиля.

Валки трубопрокатного стана имеют сложную форму и расположены наискось друг к другу, их оси скрещиваются. Они вращаются в одну и ту же сторону, вынуждая попадающую между ними заготовку вращаться в обратную сторону и двигаться вперед. В момент прохождения между валками под действием внешних сил в заготовке возникают весьма сложные деформации, а в центральной части ее внутренние напряжения разрывают металл и создают отверстие. Оно имеет неровные, шероховатые стенки. Чтобы выровнять их, имеется специальная пробка, одетая на длинный стержень. Она вводится в отверстие полученной трубы. Потом труба проходит еще дополнительную правку.

Обычно таким способом изготавливают трубы не менее 65–70 мм диаметром.

Валы переменного профиля, имеющие более толстые и суженные части, прокатываются на трехвальных прокатных станах. Валки (их оси также скрещиваются) имеют концы в форме шляпки гриба. С помощью гидросистемы шляпки эти могут расходиться и, наоборот, сближаться. Заготовку, проходящую сквозь эти валки, непрерывно тянет вперед специальное устройство. Сходясь и расходясь, валки изменяют диаметр детали.

Прокатка деталей переменного профиля — одно из прогрессивных технологических решений последних лет. Только переход изготовления задних полуосей автомобиля «Москвич» с ковки на такую прокатку позволил сэкономить за год количество металла, которого достаточно на изготовление 200 автомобилей.

Валы переменного профиля — очень распространенная деталь современных машин. Поэтому новый способ их изготовления, прокаткой, находит все более широкое применение. Разработан этот способ группой советских ученых под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР А. И. Целикова.

Среди продукции прокатных станов есть и проволока. Прокаткой можно изготовить проволоку не тоньше 8–9 мм. Более тонкая проволока получается волочением.

Это очень древний и очень простой процесс. Проволоку, полученную на прокатном стане, протягивают через отверстие — очко — меньшего диаметра, чем у протягиваемой проволоки. Неумолимо крутится катушка, звенит от напряжения протягиваемая через очко проволока. У нее блестящая, ровная поверхность, ее диаметр с точностью до сотых долей миллиметра соответствует заданному.

Не только круглую проволоку, но и другие профили можно получить волочением — тонкостенные трубы, прямоугольники и т. д.

Волочением можно получить проволоку диаметром менее 0,01 мм и трубы с толщиной стенок менее 0,1 мм. Каким еще способом можно получить такие изделия?!

…На московском заводе «Серп и молот» я часами наблюдал за удивительно красивой работой мастеров у прокатного стана.

Вот из нагревательной печи поступила раскаленная болванка. Ее подхватывают клещи, мгновение — и она уже между неумолимыми валками. Из кургузой она становится продолговатой. И снова умелые и точные клещи схватывают ее и бросают в железные челюсти стана. Еще и еще. И вот уже огненная змея бежит мимо рабочего. Она течет и течет из валков, конец ее скрывается под чугунными плитами пола. Несколько мгновений она блуждает где-то в подземелье и снова возвращается наружу. Огненный змей грозно бежит к рабочему, словно готовясь ударить, оплести пламенным объятием, сжечь.

Но рабочий спокоен. Голову змея снова плющат валки, и снова он возвращается из подземелья. Уже два огненных потока двумя петлями обегают прокатчика. Но он уверен в своих силах и спокоен.

Инженеры из этого цеха что-то говорили мне об устаревшей технологии, о новых механизмах, которые вот-вот должны ввести и которые сделают ненужным этот прекрасный, но тяжелый физический труд. И это, конечно, так. Но для меня рабочий, у клети прокатного стана ожидающий внимательно, но совершенно спокойно огненную змею, готовящуюся ужалить, стал как бы символом власти человека над металлом.

В кузнице

Свободная ковка — не только один из видов обработки металлов давлением, это еще и самый древний способ. Ему, наверное, не меньше десяти тысяч лет. Ведь на самородки золота и серебра, на куски метеорного железа человек переносил тот же, известный ему уже метод обработки материалов — удары камнем. Слитки металлов изменяли свою форму — это и была ковка.

В течение многих веков буквально у всех народов профессия кузнеца была священной. У древних греков даже один из богов, Гефест, профессионально занимался кузнечным делом. Аналогичный бог по имени Сварог был и у наших предков до того, как они приняли христианство. И, видимо, в течение многих веков почти не изменялась эта профессия. Правда, кузнецы перестали заниматься выплавкой металлов из руд, правда, работу с драгоценными металлами они уступили ювелирам. Когда-то и то и другое входило в их обязанности. Но что касается собственно ковки, то и сегодня кузнец, занимающийся ручной ковкой, работает почти так же, как и сто лет, и тысячу лет назад.

Конечно, развитие техники предъявило свой счет и кузнецам. От них потребовались поковки весом в десятки, а то и в пару сотен тони. Конечно, самые сильные молотобойцы не откуют вала корабельного винта или крупной гидравлической турбины. Так в кузницу пришли различные молоты — пневматические, паровоздушные, гидравлические прессы. Когда-то отличным работником считался молотобоец, способный работать с пудовой кувалдой. «Кувалда» — вес падающих частей пневматического молота — превосходит иной раз 1000 кг, а давление гидравлического пресса составляет нередко даже несколько десятков тысяч тонн. Пришли в кузницу на смену примитивному горну пламенные и электрические печи. Клещи при обращении с крупными заготовками на ряде заводов заменил кузнечный манипулятор — удивительная машина, в тысячи крат усилившая руки кузнеца.