Николай Мезенин - Занимательно о железе
Современное производство оснащено автоматическими гвоздильными машинами для получения проволочных гвоздей. На них делают гвозди размером от 0,6 у 7 до 8 250 миллиметров. Машины выдают более одной тысячи штук в минуту.
В наши дни ассортимент гвоздей очень широк. По назначению они бывают строительные, кровельные, толевые, отделочные, обойные, декоративные, штукатурные, шиферные, подковные, корабельные, баржевые и длиной от 5 до 500 миллиметров. Основная масса гвоздей изготовляется из мягкой стали.
Модернизация гвоздя, этой простейшей крепежной детали, происходит в наши дни. В ГДР производят мебельные гвозди и шурупы из малоуглеродистой стали в тонкой полимерной оболочке — они не ржавеют и не портят дорогую древесину. Новые гвозди и шурупы обеспечивают более прочное соединение деталей. Например, сопротивление вывинчиванию у стальных шурупов с пластиковым покрытием почти на 80% выше, чем у обычных.
А можно ли делать гвозди из металлической стружки? Обычно стружку отправляют на переплавку. Однако английские инженеры нашли ей иное применение: после прессовки под давлением 600 МПа стружка превращается в плотную, почти не отличимую от сплошного металла массу, из которой получаются неплохие гвозди. Можно использовать и старые консервные банки — результат будет тот же.
Игла
Игла — инструмент для шитья, которым прокалывают материал и протягивают нить. Это орудие, необходимое для пошива одежды и обуви, было известно еще в древности. Уже тогда из рыбьих и других костей изготовляли иголки с ушком, просверленным осколком кремния. Затем появились бронзовые иголки и булавки. При раскопках в районе Магдаленсберга (Австрия) среди найденных железных изделий 2000-летней давности обнаружены иглы, лезвия ножниц.
По мере развития искусства обработки металла, в частности с появлением волочения проволоки, стали производить иголки и булавки. Утверждают, что первые стальные швейные иглы в Европу доставили арабы.
С конца XIV века стальные иглы стали изготовлять в Нюрнберге; до этого славились иголки испанские. В Англии производить стальные иглы стали только в XVII веке, хотя булавки там делали раньше, а в 1483 году ввоз булавок был даже запрещен.
В Россию купцы-ганзейцы привозили Иголки “любские” из города Любека. Но потом их стали делать сами русские. Так, в 1677 году по описи в Мещанской слободе Москвы было пять игольных мастеров. Но и задолго до этого на Руси иголку уже ковали из бронзы и железа, а в богатых домах пользовались дорогими серебряными иглами.
Долгое время иголки изготовлялись вручную. Ушко делать мастера сначала не умели, они попросту загибали кончик проволоки. В XIV веке французский мастеровой Ар шал придумал для нужд игольного дела волочильную доску. Это простое приспособление сразу изменило весь процесс изготовления игл, заколок, булавок.
Чертежи машины для производства игл создал еще Леонардо да Винчи, но делать их начали только в XIX веке в Англии. Появились ручные приспособления, станки.
Приблизительно 200 лет назад один ремесленник мог изготовить в день не более 20 обыкновенных иголок. Ему приходилось делать все самому — от заготовок до заточки острия иголки. После промышленной революции небольшая игольная мануфактура с 10 рабочими выпускала уже 8 тысяч иголок в день. Каждый работник выполнял одну какую-нибудь операцию: заготовлял проволоку, разрезал ее на куски. К тому же появились станки, приводимые в движение паровым двигателем. Сегодня автоматические станки выпускают сотни тысяч иголок в смену. Один современный станок-автомат с числовым программным управлением, изобретенный уже в годы НТР, дает возможность увеличить выпуск продукции еще в 4 раза.
Изготовление иголок является довольно сложным процессом. Специальную игольную проволоку металлурги готовят из качественной углеродистой инструментальной стали, выплавляемой в электропечи. Она должна быть светлой, гладкой диаметром 0,25–5 миллиметров. Проволоку отжигают в закрытых сосудах или в печах с нейтральной атмосферой, не допускающей окисления или обезуглероживания поверхности. Поставляется она потребителю в отожженном или нагартованном состоянии, без трещин, раковин, ржавчины и других дефектов.
Готовые иглы подвергают строгому испытанию — проверке на изгиб и твердость. При изгибе до 10 градусов швейная машинная игла не должна приобретать достаточную деформацию. Только при изгибе от 18 до 30 градусов хорошая игла ломается. Ручная швейная игла должна ломаться только при изгибе на 30–40 градусов. Многие иглы никелируют.
Таким образом, материал для иголок должен быть высококачественным, и здесь требуется немалый труд металлургов. О сложности изготовления иголок говорит тот факт, что массовое производство их организовано только в семи странах мира. Вот почему они ценятся очень высоко на мировом рынке.
Каких только видов иголок не изготовляют: швейные, штопальные, вышивальные, шорные, скорняжные, мешочные, парусные… Колюбякинский игольный завод выпускает, например, 25 видов швейных игл ежегодно до одного миллиарда штук. Артинский механический завод на Урале производит не менее 260 миллионов машинных игл в год. Игольно-платиновый завод им. КИМ дает потребителям около 300 типоразмеров ткацких иголок в миллионных тиражах.
Самые маленькие в мире иголки для шитья изготовляют в ГДР. Их делают из нержавеющей стали под лупой. Диаметр иголки 0,18 миллиметра, а длина 9–10 миллиметров.
Для хирургов производят 18 различных типов иголок. Одни имеют длину от 6 до 140 миллиметров и диаметр от 0,20 до 2,20 миллиметра. Самые маленькие в мире хирургические иголки, которыми можно зашивать разрезы роговиц на глазу, изготовляют в Ихтерсхаузене (ГДР). Полукруглую иглу длиной около 6 миллиметров и диаметром 0,2 миллиметра можно использовать для 20 операций. Необходимо немалое искусство, чтобы вдеть в эту иглу нитку из синтетического материала толщиной 0,03 миллиметра.
Письмо на железе
“Бирмингемский журнал” в Англии получил из американского города Питтсбурга следующее письмо, написанное на листе металлической бумаги:
“В номере вашего журнала, вышедшем 1 октября 1864 г., я прочел, что Джон Браун, из Шеффилда приготовил железный лист толщиной в 13,5 дюйма. Я полагаю, что это самый толстый лист, когда-либо проплющенный. В противоположность ему, я вам посылаю этот железный лист, изготовленный на заводе Слиго, в Питсбурге. Я думаю, что он представляет самый тонкий образчик в целом свете, и вызываю всю Англию произвести железо более тягучее. Если я не ошибаюсь, это будет первое, переплывшее Атлантический океан письмо, написанное на железе. Джон К. Эванс”.
До этого времени самый тонкий железный лист в Европе был получен на бельгийском заводе: толщина его 0,07 дюйма. Американский же лист с письмом был не толще 0,001 дюйма, то есть около 0,025 миллиметра.
Английские заводчики приняли вызов автора письма и сделали вскоре еще более тонкие листы из железа: чтобы получить пачку листов высотой в один дюйм (2,54 сантиметра), надо было положить 2 тысячи таких листов друг на друга. Эти листы были в два раза тоньше американского.
Пробовали получать и стальные тонкие листы. Так, заводчик Гиллот из Бирмингема получил три стальных пластинки, средняя толщина которых соответствовала 0,18 дюйма.
Такие тонкие листы железа и стали нужны, конечно, не для написания писем: их сейчас используют в различных отраслях машиностроения, приборостроения и в радиотехнике.
Во второй половине XIX века главной продукцией прокатного производства были рельсы. Но в начале XX века железнодорожное строительство резко сократилось. Возникли другие области использования проката, и тогда появилась большая потребность в листовом металле. Особенно большое влияние на это оказала автомобильная промышленность — крупнейший потребитель стального листа.
Листовой прокат является одним из экономичных видов металлопродукции, особенно холоднокатаной. Из него изготовляют весьма легкие и самые разнообразные штампованные и сварные конструкции, применение которых вместо литья уменьшает их массу на 30–50%. Сварные трубы и многие другие профили, изготавливаемые из листового проката, как правило, более тонкостенные по сравнению с горячекатаными, и поэтому их использование взамен последних снижает расход металла на 10–15%. Доля листового проката в общем объеме его производства постепенно повышается и в некоторых странах она составляет 50%, что объясняется быстрым развитием капитального строительства, автомобильной и консервной промышленности.
Примером значительных достижений советских листопрокатчиков может служить история организации отечественного производства высококачественной кинескопной стали. Была получена новая марка стали с высокими магнитными и механическими свойствами и однородной структурой, разработаны методы исследования и контроля ее качества — и все это нужно для создания цветного телевизора.
