Пионерские изобретения – это изобретения, относящиеся к объектам с новым, неизвестным до их создания в мире принципом действия и назначением и, безусловно, обладают творческим характером.
Предисловие
Меня, как автора многих нестандартных публикаций в интернете, радикально настроенные ее читатели и авторы часто обвиняют в элементарной лжи. Особенно по исторической и технической тематикам моих публикациям. Дело у них дошло до того, что меня эти господа стали уже представлять в виде некой, тщательно законспирированной женщины дурного характера или даже жителя Америки, пишущих в интернете под псевдонимом Макар Николаевич! И потому некоторые из них всерьез стали требовать публикации в интернете моей проверенной и даже заверенной нотариусом биографии.
Поэтому я решил опубликовать историю рождения нескольких моих изобретений, являвшихся "пионерскими" в той области техники и технологии, в которых они работали. Не для себя и не для моих друзей - для своих недругов на сайтах интернета. И пусть эти мои ярые недруги «поуспокоятся». А, может» и потешаться – кто их знает! Ведь у них мозги набекрень!
А сейчас гляньте, пожалуйста, историю рождения моих изобретений по одному, довольно сложному технологическому процессу, по процессу наплавке трением, который родился и широко применялся на Электростальском заводе тяжелого машиностроения с помощью моего явного участия. Потому что все они были рождены мной и защищены несколькими моими авторскими свидетельствами на изобретения. Моими и ни чьими другими. Хотя и с нужными для дела соавторами.
РОЖДЕНИЕ ПРОЦЕССА НАПЛАВКИ ТРЕНИЕМ.
Вступление:
При процессах наплавки поверхность деталей покрывают слоем другого металла с иными физическими свойствами, значительно отличающимися от свойств самой детали. Чаще всего наплавку осуществляют методами сварки: газовой сварки, дуговой сварки, термитной сварки, а теперь еще и методами наплавки трением.
При этом, наплавку стараются осуществить, с минимальным проплавлением основного металла детали и минимальным перемешиванием основного металла с наплавленным металлом. Именно этим и отличается наплавка трением от других способов наплавки.
Наплавки трением осуществляется путем вдавливания торца вращающегося прутка наплавляемого металла в поверхность основного металла с рассчитанным усилием и перемещения его по поверхности детали со скоростью наплавки.
Наплавка трением цветными деталями и износостойкими сплавами, а также сплавами с особыми свойствами была изобретена на Электростальском заводе тяжелого машиностроения и широко использовалась при изготовлении деталей металлургического оборудования, а также для восстановления подкрановых путей мостовых кранов цехов завода.
На этот процесс было получено свыше десяти авторских свидетельств на изобретения, среди основных авторов которых был инженер изобретатель Макар Николаевич.
Данные изобретения позволяют осуществить наплавку, как отдельными прутками, так и бесконечными наплавочными материалами в виде соединяемых в процессе наплавки отдельных прутков и даже проволоки.
На изготовленные для наплавки трением виды оборудования были в свое время получены золотые и серебряные медали ВДНХ.
Случайность.
Однажды, когда я еще работал в цехе сварных металлоконструкций, в ЦМК, Электростальского завода тяжелого машиностроения, начальником заготовительного участка, я услышал на участке механообработки крик одной сверловщицы. Я подбежал к ней. У нее сломалось сверло, оснащенное победитовыми пластинами. Сверло сломалось на самом кончике, где были припаяны победитовые пластины, но выключить станок она не успела, испугалась и отбежала от станка.
Шпиндель станка продолжал вращаться и продольная подача шпинделя продолжала работать. Я выключил станок и моим глазам представилась интересная картина. Для меня интересная, ибо я уже был известным на заводе изобретателем с творческим активом в два с лишним десятка авторских свидетельств на изобретение. И ведь давно известно, что изобретатель смотрит на окружающий его мир не такими глазами, как обычные люди.
Так вот, я увидел, что конец сверла раскалился до бела и на его конце образовался своеобразный венчик из выдавленного разогретого металла. Я вынул из шпинделя сверло и внимательно его рассмотрел. Затем рассмотрел наполовину просверленное отверстие, которое уже заполнилось расплавленным металлом сверла. Металл был как бы вдавленный в это полу просверленное отверстие детали и заполнял его заподлицо. Я заменил сверловщице сверло, сам уже досверлил заплавившееся отверстие, передал станок сверловщице и пошел по своим делам.
Но что-то меня заинтересовало в процессе вращения и осевой подачи сломанного сверла Но что, я еще не понял.
Я прошел на цеховой склад металла, взял латунный пруток диаметром в 16-ть миллиметров и длиной в полметра, прошел к другому сверлильному станку, стол который был оснащен ручной подачей стола в плоскости, перпендикулярной осевой подачи шпинделя, закрепил в патроне шпинделя пруток, затем закрепил в тисках стола плоскую стальную болванку, включил вращение шпинделя и вручную прижал торец прутка к этой болванке.
Через несколько секунд кончик прутка раскалился до красна и тогда я вручную начал перемещать стол станка с зажатой в нем деталью, не снимая со шпинделя нагрузки. Болванка медленно уходила из под вращающегося прутка, а за ней на болванке оставалась светло желтая, матово блестящая полоса вдавленной в ее поверхности латуни. Но затем на торце прутка стал образовываться венчик выдавленного из зоны контакта металла, венчик рос, заворачивался, начал растрескиваться и даже кусками отлетать в разные стороны.
Я сделал так несколько раз на разных скоростях вращения шпинделя, но картина оставалась неизменной. После нескольких секунда вращения прутка на его конце начинал образовываться своеобразный венчик из выдавленной части разогретого металла прутка и процесс приходилось прекращать.
Тогда я решил вмешаться в ход этого процесса. Я взял в кладовой цеха газовую сварочную горелку, и попробовал еще раз, но при начале процесса выдавливания разогретого металла из под торца прутка, я начал прогревать пламенем верхнюю поверхность венчика. И венчик не стал заворачиваться вверх, он стал, как бы растекаться по поверхности болванки, образуя идеально ровную, блестящую, словно прошлифованную полоску наплавленной латуни.
Эту стальную пластину с несколькими полосками наплавленной латуни я отнес в заводскую ЦЗЛ, в лабораторию мех испытаний, где ее тщательнейшим образом проверили на механические и химические свойства. Наплавка латунью на стальную поверхность оказалась превосходной.
И далее появилась заявка на изобретение, на которую очень быстро пришло положительное решение, а затем и само авторское свидетельство под названием «Способ наплавки трением» за номером 758 645 по классу В23 К 14/02 авторов меня и двух моих начальников в качестве соавторов.
Вскоре один из старых вертикально фрезерных станков цеха был переделан под новый процесс наплавки цветными металлами деталей заводской программы, под процесс наплавки трением. И все вроде бы стало хорошо. Можно было бы подумать и о дальнейшем совершенствовании нового для завода процесса. Ведь мы получили авторское свидетельство на способ наплавки трением. И теперь надо было идти дальше, на устройство для наплавки трением.
Но мне не нравился этот процесс из-за наличия в нем газовой горелки. Не нравился – и все тут! Сам процесс нравился из-за своей необычности. Однако этот процесс наплавки, осуществляемый на механическом станке с дополнительным энергоносителем в виде газовой горелки, был не слишком удобен на практике. Хорошо бы от газовой горелки освободиться совсем. Но как?
***
Я присмотрелся к процессу образования венчика на торце наплавляемого прутка. Почему он заворачивается? Да потому, что выдавливаемый из торца прутка металл, нагретый до близкой к температуре плавления температуры, находится в разном физическом состоянии. Снизу он подпитывается нагретым металлом, а сверху он охлаждается воздухом атмосферы. Нагретый металл увеличивается в объеме, охлажденный – уменьшается. И вот эта верхняя, охлажденная и уменьшающаяся в объеме часть металла , тянет за собой увеличенную в объеме разогретую часть металла прутка, заставляя ее загибаться вверх.
Разогревая наружную и постоянно охлаждающуюся часть венчика прутка газовой горелкой, мы, как бы, выравниваем ее температуру, и оттого прерываем процесс «загибания». А что, если этот воротник выдавленного металла наплавочного прутка механически прижать к поверхности наплавляемой детали, не давая ему заворачиваться? Прижать с помощью какой-либо оправки! Тогда металл воротника прутка не станет охлаждаться, а будет равномерно прижиматься и вдавливаться в поверхность наплавляемой детали.
Сказано сделано!
Просмотрев внимательно в процесс образования воротника выдавленного прутка, я без особого труда придумал эту оправку и даже математически рассчитал форму ее внутренней части, которая должна была прижимать металл воротника к наплавляемой поверхности детали, не позволяя воротнику заворачиваю вверх, а, наоборот, способствуя его еще большему прижатию к поверхности наплавляемой детали.
Так родилась новая заявка на изобретение, на которую очень быстро пришло положительное решение, ибо тематика изобретения была по настоящему пионерской и аналога у него не было совсем. Изобретения называлось «Устройством для наплавки трением» за номером 788 375 по классу В23К 18/01 авторов меня и двух моих начальников в качестве соавторов.
***
Все хорошо, все «окей», вертикально фрезерный станок, переделанный под наплавку трением, прекрасно работал без газовой горелки, причем, работал на заводскую программу, а я со своими соавторами получали причитающееся нам авторское вознаграждения и были довольны. Насчет соавторов – это уж точно. От них я даже получил по бутылке прекрасного армянского коньяка в знак признательности за приглашение в соавторство.
Но мое довольство у меня довольство быстро прошло. Дело в том, что в переделанный для процесса наплавки вертикально фрезерный станок, конструктивно входили прутки произвольной длины, даже более 1000 миллиметров. Но под наш процесс наплавки использовалась лишь незначительная часть его длины, выдвинутая из шпинделя станка и составляющая не более трехсот миллиметров.
Увеличение этой длины было невозможно ибо приводило к его изгибу под действием значительной осевой нагрузки в процессе наплавки. Поэтому приходилось часто прерывать процесс наплавки и выдвигать пруток из шпинделя «бабки» для компенсации израсходованный его части.
Удобства в таком процессе было конечно же маловато. Надо было бы все-таки исхитриться и попробовать помешать его изгибу. Но как? Самое здесь простое – это подпереть пруток в местах его возможного изгиба. Чем? Да элементарно! Надо допереть пруток в местах возможного изгиба специальными гибкими С-образнно изогнутыми стержнями, связанными с профильной втулкой и механизмам подачи прутка.
Эта мысль мне показалась неплохой. А раз есть мысль, то появится и ее решение. Если подумать хорошенько. И я подумал. И появилось новое мое авторское свидетельство на «Устройство для наплавки трением» вместе со своим начальником и конструктором женского пола, которая делала на это устройство рабочие чертежи. Под названием «Устройство для наплавки трением» по классу В23К 20/12 за номером 892 807 авторов меня и двух других.
***
Неплохое вроде бы получилось это мое «устройство, это мое приспособление, это моя машина для наплавки трением плоских рабочих поверхностей на уже обработанных деталях произвольной формы и произвольных геометрических размеров. Главное здесь, чтобы наплавляемое изделие на столе вертикально фрезерного станка разместились, на базе которого и установили это мое приспособление для наплавки трением. А так как деталь не нагревалась в процессе наплавки, то изменения ее размеров в результате термических деформаций не происходило. При этом, наплавку можно было производить любыми металлами и сплавами. Но, в основном, бронзой и латунью.
И я, когда бывал в своем цехе, то обязательно проходил мимо этого бывшего фрезерного станка, переоборудованного по моему желанию под новый для завода и страны процесс наплавки и испытывал при этом чувство настоящего морального удовлетворения.
Но затем это чувство удовлетворения прошло и вместо него пришло чувство недовольства сделанным. Мне стало все больше не нравится длина наплавочного прутка, выступающая из механизма подачи и делающий сам процесс наплавки не непрерывным, а прерывистым, циклическим из-за периодического открепления прутка и выдвижения его вперед. Мне же хотелось сделать этот процесс непрерывным, как бы вывинчивающим пруток из наплавочной головки. Но чтобы пруток стал вывинчиваться из полости головки, надо, чтобы он стал винтом, а механизм зажатия – гайкой! Но как это сделать?! Как?! Не будешь ведь нарезать резьбу на наплавочном прутке, а механизм наплавочной головки превратить в винтовую гайку? Абсурд?! Конечно! Хотя, почему абсурд?
Понятие «вывинчивающегося прутка» из наплавочной головки стало не выходить у меня из головы. И долго я ничего не мог придумать. Но, потом, меня осенило. Гайку в наплавочной головке надо сделать в виде разрезной втулки из закаленной стали, которая периодически обхватывает тело прутка, заставляя его вывинчиваться из полости наплавочной головки под действием тормозящей силы, появляющейся в прутке от его контакта с наплавляемой деталью. А во внутренней полости наплавочной головки разместить гибкую тороидальную пневмокамеру, связанную с механизмом периодического изменения давления в ее внутренней полости.
Когда идея изобретения родилась, то все остальное в новом механизме наплавочной головки придумать особого труда не составляло . Так родилась еще одно мое изобретение для напалки трением, за которое авторы получили в свое время «золотую медаль» ВДНХ, как лучшее техническое изобретение года. Это авторское свидетельство номер 892 806 по классу В23К 20/12. Авторы я и другие.
Здесь у меня целых четыре соавтора, ведь надо же было как-то решать вопрос с изготовлением этой наплавочной головки и пуска ее в эксплуатацию. В свое время вертикально фрезерный станок с этой наплавочной головкой демонстрировалась на ВДНХ и оставила после себя множество восхищенных отзывов и золотую медаль ВДНХ. Но до серийного ее выпуска дело так и не дошло.
***
Когда появилось техническое решение по непрерывной подачи наплавочного прутка в зону наплавки с помощью процесса его «вывинчиванию» из внутренней полости наплавочной головки, то сразу же появилось и следующее решение по наплавке, в котором наплавочный пруток мог удлиняться в процессе наплавки на неограниченную длину с помощью некоторого добавочного механизма. Авторские свидетельство на это изобретение номер 1 685 037 по классу В23К 20/18. Авторы я и женщина конструктор, делавшая по моей просьбе чертежи на новую наплавочную головку.
А после этого изобретения не могло не появиться и новое, совсем революционное техническое решения на наплавку трением с помощью пучка проволок, скручиваемых в монолитный пруток в процессе их рабочего вращения в полости наплавочной головки. В этом авторском свидетельстве у меня пятеро соавторов, среди которых был Главный механик, начальник РМЦ и начальник конструкторского бюро отдела Главного механика. Авторы этого авторского свидетельства я и другие. Номер 1 875 624 по классу В23К 29/47.
Потом был спроектирован и изготовлен опытный экземпляр передвижного наплавочного станка трением с четырьмя катушками наплавочной проволоки, скручиваемой в наплавочный пруток в процессе наплавки. Станок был предназначен для перемещения по одному крановому рельсу заводских цехов без предварительного демонтажа самих рельсовых путей, осуществляя процесс восстановительной наплавки изношенной рабочей поверхности рельса без его предварительной механообработки.
На него было получено авторское свидетельство номер 1 926 534 по классу В23К 35/16. Авторы я и другие. Опытный образец этого наплавочного станка был показан на выставке ВДНХ и получил золотую медаль. Но до серийного выпуска дело не дошло – запахло распадом СССР.
Где сейчас эти мои станки для наплавки трением, не знаю, потому что завод, где они появились уже давно остановлен нашими демократами, а половина его цехов разрушена и снесена с лица земли. Вместо них возведены торговые центры из стекла и бетона. Правда, сейчас они уже наполовину пустые. Значит, скоро и их будут сносить. А что появится вместо них? Ничего. Пустота и свалки.
***