Metāla rūdīšana. Metodes no senatnes līdz mūsdienām

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Jebkura materiāla fizikālās īpašības, jo īpaši cietība, ir atkarīgas ne tikai no tā ķīmiskā sastāva, bet arī no kopējās molekulārās struktūras. Spilgts piemērs ir dimants, kas sastāv no tādiem pašiem oglekļa atomiem kā parastā zīmuļa svins. Dzelzs var arī kļūt mīkstāks vai cietāks atkarībā no tā, kā veidojas tā kristāliskais režģis. Šī tā īpašība cilvēkiem ir zināma jau ilgu laiku, un, kā tas bieži notiek, tā sākotnēji tika izmantota ieroču tehnoloģijā.

Metāla rūdīšana jau sen tiek praktizēta zobenu un zobenu ražošanā. Ieroču kalēja māksla bija radīt tādu asmeni, kas kaujā nelūztu, pēc iespējas ilgāk saglabātu asumu. Bruņinieka zobens, saracēnu zobens, krievu bruņinieka kase vai samuraja katana atbilda šīm prasībām, un to ražošanas tehnoloģijas tika izvirzītas augstās mākslas līmenī.

Metāla rūdīšana tiek veikta, karsējot to līdz temperatūrai, ko sauc par kritisko. Tā vērtība atbilst tādam materiāla stāvoklim, kurā palielinās entropija, kas noved pie kristāliskāizmaiņas. Lai fiksētu šo pozīciju, priekšmets ir pietiekami ātri jāatdzesē. Protams, šāds procesa apraksts ir ārkārtīgi vienkāršots, patiesībā tehnoloģija parasti ir daudz sarežģītāka. Taču tieši šādā veidā metāls tiek rūdīts mājās gadījumos, kad iegādātais instruments, piemēram, cirvis, pārāk ātri kļūst blāvs. Jāatceras, ka šo procedūru nevar atkārtot daudzas reizes, pretējā gadījumā metāls “nogurs”, tā iekšējās molekulārās saites vājināsies, un tas nederēs nekam, izņemot pārkausēšanai.

Tāpat kā jebkurā citā biznesā, arī šeit jūs nevarat paļauties uz principu "jo vairāk, jo labāk". Lai iegūtu objekta vēlamās īpašības, tas jāuzsilda līdz vajadzīgajai temperatūrai. Diemžēl termometru nevar izmantot. Arī termiskās kontroles metode ir ļoti sena. Temperatūru nosaka mirdzuma krāsa, un, to sasniedzot, metāla sacietēšana pāriet nākamajā fāzē - dzesēšanā, kurai tiek izmantots ūdens vai eļļa.

Zinātnieku izpratne par indukcijas efektu ir atvērusi jaunu lappusi metālapstrādes tehnoloģijās. Izrādījās, ka apsildāmā slāņa dziļums ir atkarīgs no strāvas frekvences.

Diagrammā bultiņas parāda daļas sildīšanas zonas un ievilkšanas līniju pāreju.

Kļuva iespējama metāla virsmas sacietēšana. Daļa tiek nogādāta līdz b altkvēlei, nevis iegremdējot liesmas pavardā, kā tas bija viduslaikos, bet gan ar pretestības karsēšanu ar strāvām, ko izraisa spole, kurai navviņas tiešais kontakts. Šī tehnoloģija nodrošina unikālas, no pirmā acu uzmetiena pretrunīgas īpašības: izstrādājuma ārpuse var būt cieta, bet iekšpusē plastmasas. Virsmas indukcijas cietināšana tiek izmantota, ja ir nepieciešama stiprība un trauslums nav pieņemams.

Šīs tehnoloģijas teorētiskā pamatojuma un praktiskās pielietošanas metožu autors bija 1936. gadā mūsu tautietis - profesors V. P. Vologdina. Papildus fiziskajām priekšrocībām šī attīstība ir arī ekonomiski izdevīga, jo gandrīz visa induktora izstarotā enerģija tiek izmantota sagataves sildīšanai.