industrial

Как известно, литье - искусство очень древнее. Корни его истории уходят далеко за пределы третьего тысячелетия до н. э.

Что ему принесет Новое, третье тысячелетие нашей эры? Сохранит ли оно свои позиции? Как оно изменится в будущем? Да и будет ли вообще человечество пользоваться литьем, скажем, через несколько десятков или сотен лет?

В наш век, век бурного развития научно-технического прогресса, постоянно заменяются старые процессы новыми, появляются новые материалы, меняется роль источников энергии. Иначе говоря, отмирает многое старое, рождается новое. Поэтому уместны вопросы о будущем литья, об отмирании старых и рождении новых способов формообразования отливок. Напомним читателю, что со времени появления первых способов формообразования отливок и до настоящего времени литье никогда и нигде не прекращалось, только развивалось и непрерывно совершенствовалось. Были случаи в истории, когда ряд способов формообразования отмирал или временно (по различным причинам) предавался забвению, но всегда они заменялись более прогрессивными или, по крайней мере, более эффективными для своего времени. Некоторые из них возрождались вновь, возрождались усовершенствованными, способными конкурировать с утвердившимися на тот или иной период процессами. Так было с литьем в металлические и тонкостенные формы, с литьем по выплавляемым моделям.

Прогнозировать, заглядывая далеко вперед, весьма трудно, а прогнозировать экстраполяцией темпов и законов развития процесса в прошлом рискованно. Можно сказать с твердым убеждением, что по мере изменения в мире энергетического баланса, по мере исчерпания ряда материалов в природных ресурсах, по мере развития науки и техники (а это развитие не может остановиться) будут быстрыми темпами возникать и развиваться новые, необычные процессы литья, а вместе с ними и рождаться неведомые доселе способы формообразования отливок.

Ни завтра, ни в концу XX века, ни через сотни лет процессы литья, процессы формообразования отливок не утратят своего значения в современном производстве. И дело не только в интуитивных прогнозах или в исторической аналогии. Дело в сущности самих материалов, используемых человечеством. Природой дано почти всем материалам пребывать в четырех состояниях: в твердом, жидком, газообразном я в виде плазмы. Наиболее выгодным состоянием материала для формоизменения является жидкое. Возгонка, испарение требуют значительно большей энергии, чем расплавление. Кроме того, почти всегда переход материала из твердого в газообразное состояние не может миновать жидкого состояния. Пока неизбежно такое изменение состояния материалов, пока возможно их расплавление, до тех пор будут существовать процессы литья, будет существовать и развиваться формообразование отливок.

Вопрос может заключаться в том, какие способы формообразования отливок будут существовать в будущем. Исторический экскурс позволяет прийти к выводу о том, что многие процессы, известные в настоящее время, не отомрут еще длительное время. Анализ футурологов уже более-менее точно позволят определить состояние литейного производства вплоть до 2000-го года. Этот анализ свидетельствует о том, что к началу третьего тысячелетия многие существующие процессы формообразования будут широко использоваться. Произойдет лишь перестановка мест разных способов в общем их балансе. По-видимому, многие способы, только зарождающиеся сейчас, будут занимать ведущее место в третьем тысячелетии. И, несомненно, будущее принесет новые процессы, которые сейчас даже трудно предвидеть.

Если проанализировать изменение в способах формообразования отливок в XX веке, то четко прослеживается постепенное вытеснение традиционных способов формообразования отливок специальными. Желая уменьшить энергоемкость процессов формообразования отливок, литейщики будут и дальше вести поиск по замене разовых форм многократно используемыми формами. К этому вынуждает также тенденция широкого применения, безотходного производства, уменьшения материалоемкости отливок и защиты окружающей среды, так как только многократно используемые формы позволяют успешно решать эти задачи одновременно.

В недалеком будущем найдет более широкое применение поверхностное упрочнение (специальная окраска, поверхностная тепловая обработка, напыление и т. п.) традиционных песчано-глинистых форм, а также будут осуществлены многие прогрессивные процессы (с помощью лазера, электронной пушки и т. п.) поверхностного упрочнения многократно используемых форм. Получит широкое распространение формообразование отливок с использованием для литейных форм разного рода композиционных материалов. Должны найти применение спекаемые и сплавляемые материалы. А в этом вопросе — неисхоженное поле для поиска, для многосторонних изысканий, для проявления мастерства и искусства формообразования.

Как ни странно, но в третьем тысячелетии нашей эры возможен возврат к способам формообразования отливок, широко использовавшимся в Европе и в других частях света в третьем тысячелетии до н. э. Это касается прежде всего применения каменных форм. Когда-то формообразование в тесном (гравированном) камне у многих народов было чуть ли не единственным способом изготовления отливок, в том числе и художественных. В следующем тысячелетии следует ожидать применения тех же форм, но уже из литого, специально обработанного камня. И не только потому, что человечество будет больше экономить металлы и их сплавы. Камень — один из самых доступных материалов на планете. В первозданном виде он обладает низкими свойствами, поэтому имеет ограниченное применение там, где сейчас используются металлы. Если человеку удалось весьма сильно облагородить некоторые сплавы — в несколько раз повысить их свойства, то ничуть не меньшие возможности таятся и в камне. Литой, спекаемый камень может оказаться необыкновенно полезным для процесса формообразования отливок. Человечество проявит настоящее искусство в изыскании пригодности камня для этого.
Да и сами каменные отливки в промышленности, строительстве и быту займут уже в недалеком будущем подобающее им место взамен многим материалам современности. Даже сейчас многие отливки из камня (из различных горных пород) являются незаменимыми в народном хозяйстве.

Камень в жизни человечества играл и играет важную роль как традиционный строительный материал. Он является наиболее древним инструментом, использованным человеком на заре зарождения цивилизации. Однако и в наши дни, в век атомной энергии, космических полетов, радиоэлектроники и кибернетики, в век бурного научно-технического прогресса и космического материаловедения, камню предначертано служить людям в новом, качественно измененном виде. Правда, это не обычный природный камень, а плавленый, литой камень, переживший второе рождение по воле человека. Плавлением камня, его переработкой в отливки занимается специальная область науки и производства — петрургия («петрос» — по гречески камень). Основным направлением петрургии является камнелитейное производство.

По аналогии с литьем черных и цветных металлов на камнелитейных предприятиях из расплава окислов, содержащего до 10—12 компонентов, отливают технические изделия — трубы, пластины, фасонные отливки, которые находят широкое распространение в металлургической, химической, горнообогатительной, цементной и других отраслях промышленности.

Почему в третьем тысячелетии каменные отливки найдут широкое применение? Не только потому, что возникает острая необходимость экономии металла. Каменные отливки, благодаря своим свойствам, позволят решать многие проблемы будущего: применение безотходных процессов, защиту от агрессивных средств, проблемы экологии, повышение надежности сооружений и машин, и т. п. Литой камень обладает высокой коррозионной стойкостью и твердостью, уступающей только алмазу, корунду и топазу. Литой камень не имеет пористости, так как затвердевает как монолит. Поэтому во многих отраслях современной техники, там, где оборудование из металла быстро разрушается под воздействием коррозии и абразивного износа, из литого камня изготовляют узлы и детали машин.

Использование литого камня является во многих случаях более экономичным, чем изделий из чугуна, стали, цветных металлов, пластмасс, керамики. Его можно усилить металлической арматурой (специальными каркасами, сеткой и т. п.), получая конструкционные строительные детали. Такие крупногабаритные изделия в виде плит массой до 2—3 т используют при строительстве дорог, оросительных каналов. Проблемы каменного литья разрабатываются профессором Б. X. Ханом и его сотрудниками в АН УССР.

Встанут новые проблемы искусства формообразования отливок, наверняка металлические сплавы и камень в ряде случаев поменяются местами: если раньше каменные продукты (песок и пр.) применялись в качестве материала форм для металлических отливок, в будущем для литья камня найдут применение некоторые металлические сплавы. Искусство формообразования каменных отливок получит широчайшее развитие, так как возникнет много совершенно новых процессов каменного литья.

Давайте, читатель, немного пофантазируем. Недалек тот час, когда человеку придется обживать другие планеты. Не потому, что на земле станет слишком тесно. Не будем заглядывать в далекие миры, остановим выбор на ближайшем нашем соседе — на Луне. Чтобы обжиться на ней, организовать какие-то исследования, наблюдения или небольшое производство, потребуется огромное количество материалов, оборудования. Вспомним, каких перевозок всего этого требуют наши станции в Антарктиде. На Луну можно и не -брать источники энергии, если это будет создавать транспортные трудности. Человек к тому времени сумеет более эффективно использовать солнечную и атомную энергию. И ни один способ не позволит так быстро, так эффективно получать предметы в любом количестве, как процессы литья, каменного литья прежде всего, так как для этого все будет на месте.

Говоря о литейных цехах далекого будущего, некоторые футурологи называют их «цехами на замке». При этом они имеют в виду то, что всеми процессами в них человек будут управлять с помощью автоматов и роботов, находясь вне цеха. До сих пор менее всего были управляемы процессы транспортировки металла, заливки литейных форм. Но вот появились магнитодинамические насосы, позволяющие в любых условиях передавать жидкий металл по трубам (даже на большие расстояния) и открылись возможности простого управления процессами. Такие насосы были впервые созданы и использованы в нашей стране В. П. Полищуком. Принцип их действия заключается в том, что магнитное поле, накладываемое на емкость расплава, перемешивает его, очищает и, подобно обычному насосу, перекачивает по трубопроводам, непосредственно в литейную форму. Этот способ подготовки и разливки жидкого сплава не только требует особых приемов формообразования отливок, но и открывает широкие возможности для использования специальных его видов.

Как известно, в космосе уже был расплавлен металл и из него выращены кристаллы; родилась и новая наука — космическое материаловедение. На космических станциях будут не только плавить металл, но и получать отливки. Солнечной энергии там для этого достаточно. Но трудности литья в космосе создает невесомость. Любой металлический сплав при затвердевании сокращается в объеме, дает усадку в отливке. Из-за действия сил гравитационного поля земного притяжения усадочная раковина располагается вверху отливки, поэтому с ней легко бороться. А как будет в невесомости? Даже если удастся получить нужную отливку, она может быть в порах. Если же формообразование отливки осуществлять с помощью центробежных сил — во вращающейся форме, то даже в условиях невесомости плотность отливок будет намного больше, чем в стационарной форме в условиях действия сил гравитационного поля.

Такой способ получения отливок напоминает обычное центрифугирование. По-видимому, совмещение заливки форм сплавом с помощью магнитодинамического насоса и затвердевание его во вращающейся форме позволит преодолеть многие трудности, связанные с невесомостью, и получить отливки более высокого качества, чем «земные» отливки.

Думается, что если и в третьем тысячелетии н. э. сохраняется песчано-глинистые формы, найдет широкое применение формообразование с использованием холода. Замороженные формы, как показывает опыт, позволяют получать отливки высокого качества. Должны будут более широко развиваться способы формообразования с использованием вакуума. Получит развитие литье методом выжимания, жидкая штамповка. Все эти способы, как и рождающиеся вновь, потребуют настоящего искусства формообразования отливок.
Будут ли коренные изменения способов формообразования отливок в третьем тысячелетии н. э.? Несомненно, будут. Никакая фантазия не может очертить то состояние искусства формообразования отливок, которое может родиться в отдаленном будущем. Но будет и другое: усовершенствование многих уже сейчас существующих способов, усовершенствование до неузнаваемости. Чтобы не отставать, о будущем необходимо думать уже сейчас. И то, что сейчас только зарождается и кажется несбыточным, через десятки лет может быть самым насущным.

Литейное производство, процессы формообразования отливок — широчайшее поле для творческого поиска. Если прогнозировать выпуск отливок по существующим темпам и структуре отливок, то оказывается, что к началу третьего тысячелетия потребуется около 50 млн. т отливок. Это означает, что за 20 лет надо удвоить в стране число литейных цехов. Задача вряд ли выполнимая. Но оказывается, что к 2000-му году столько отливок и не потребуется, если использовать такие резервы, как улучшение свойств литейных сплавов, повышение качества отливок, снижение их массы. Для этого необходимо широко внедрять специальные способы формообразования, создавать совершенно новые процессы литья.