Применяли для скрепления стержневых смесей и газогенераторные смолы, остававшиеся после перегонки торфа и древесины на газ, и сульфитный щелок — отход бумажной промышленности, которого выходило до десяти тонн на одну тонну полученной целлюлозы. Но, так как этот щелок состоял не только из сульфата кальция, но и содержал сахара, сейчас этот щелок мы все больше использовали для производства кормовых дрожжей, этилового спирта, жидкой и твердой углекислоты, растворителей и органических кислот, ванилина и сиреневого альдегида, дубителей — выделывая эти вещества и на уже существовавших тут производствах, и подстраивая к ним новые агрегаты. Давал сульфитный щелок и фурфурол — исходное вещество для получения фурацилина — асептического противомикробного средства. Причем он тут еще не был известен, да и я его вспомнил только потому, что учуял запах свежего хлеба на бумагоделательном заводе — но хлеба там не было, а мне объяснили, что так пахнет фурфурол — исходное вещество для фурацилина — ну я и вспомнил про него по созвучности названий, чем уже в который раз вверг окружающих в состояние легкого офигевания — вот так вот запросто, мимоходом, выдавать критически важные для выживания знания — не часто такое встречается. На том пока и стоим.
Так у нас и появился фурацилин — мощное средство от газовой гангрены, да и вообще для дезинфекции ран, причем сначала появился именно более мощный вариант — с ароматической нитрогруппой в пятом положении, что придавало веществу сродство с чем-то там в вирусах (забыл, что говорили мне биохимики), простейших грамположительных и грамотрицательных бактериях — по сути — тот же антибиотик, только более мягкий и синтезированный полностью искусственно. Потом наши поменяли технологию синтеза, нитрогруппа сместилась и его сила понизилась, так что вернулись к первому варианту синтеза. Позднее нашли еще одну формулу — удлинили боковую цепь (ну почти как в механике !) — активность повысилась, а токсичность — наоборот, стала еще меньше.
Ну это ладно — отвлекся. Так вот, помимо отходов бумажного производства в качестве крепителя стержневых масс можно использовать и отходы спиртовых производств — сульфитно-спиртовую барду, которая, собственно, получается после сбраживания сульфитного щелока. В общем, можно было намешать много разных веществ, главное, чтобы они скрепляли формовочную массу. Причем некоторые вещества были широкого спектра действия, а некоторые подходили только в ограниченном количестве вариантов. Например, декстрин — продукт переработки картофельного крахмала. Желтый декстрин подходил как для мокрых, так и для сухих стержней, а белый держал только мокрые, а если их потом сушили — они рассыпались. Патока, пектиновый клей, торфяные и древесные пеки, остающиеся после перегонки торфа — все, что имело углерод и могло липнуть — могло использоваться для скрепления стержневой массы.
В общем — какое бы связующее не применялось, главное, чтобы оно могло склеить песчинки, а потом, под действием горячего металла, разрушиться, чтобы стержень потерял крепость и его можно было выбить, освободив внутренние объемы отливки. Без такой способности к разрушению связующего вещества эти стержни упаришься доставать. Конечно, не должно происходить саморазрушения — только под воздействием внешней силы в виде молотка, зубила и старательного парня. И чтобы не разрушилось раньше времени, надо правильно сушить — и не при низкой температуре, чтобы не было недосушенности, и не при высокой, чтобы связующее не начало разрушаться еще при сушке. Важна и атмосфера сушильной камеры. Так, стержни на окисляющихся крепителях — льняном масле, олифе, рыбьем жире и тому подобных веществах — должны сушиться при избытке кислорода. Их связующая сила характеризуется йодным числом — количеством йода в миллиграммах, которое может присоединиться к грамму вещества. Уж не знаю, как это связано, но профессионалы утверждают именно так и у меня пока нет причин им не верить, тем более что это работает. Так, одно из лучших связующих — льняное масло — имеет йодное число 185, конопляное — 153. Это высыхающие крепители. Полувысыхающие имеют йодное число меньше 150 — бобовое, подсолнечное, хлопковое. Ну и невысыхающие — менее сотни — рапсовое и касторовое. Добавка сиккативов — солей марганца или свинца — повышает йодное число. Так что — сначала около получаса при просушке удаляется влага, затем температуру повышают — и идут процессы полимеризации. Можно сушить и при 225 градусах, но там если продержать больше часа, резко падает крепость стержня — масляная пленка начинает разлагаться. При 150 градусах максимальная крепость достигается через пять часов, при 175 — через три, при 200 — через полтора, но также важно — не передержать. В итоге, испарившиеся влага и часть масла высвобождают много места для пор, а само масло — точнее, его продукты окисления — полимеризуется, заодно связывая песчинки в крепкую массу. Причем при окислении выделяются не только, скажем, углекислота и вода, но и ядовитые вещества — угарный газ, ненасыщенные кетоны. Блин. А я на подсолнечном любил готовить ... Хотя там время готовки не слишком большое ... но и то — если скажем готовить час — много чего может образоваться. Хотя при длительной готовке температуры не такие уж и большие. У нас-то была другая забота — не потравить рабочих, занимающихся сушкой стержней. Да и взрывы возможны, при недостаточной вентиляции сушильных камер — там ведь надо создавать избыток кислорода, чтобы он окислял масла. А этот же избыток в сочетании с образующимися при окислении веществами может дать взрывоопасную смесь — так что в сушильных камерах даже устраивают взрывные панели, которые случись что примут на себя ударную волну. Ну и потом надо остужать стержни постепенно, чтобы они не растрескались — либо в самой сушильной камере, что неэкономно, либо в отдельных — охладительных — камерах.
В этом плане применение водорастворимых связующих — муки, декстрина, патоки и прочего — более удобна — там скрепление происходит без таких химических преобразований, например, за счет клейстеризации мучного крахмала.
Еще один вид крепителей — плавящиеся — канифоль, древесные и торфяные пеки — скрепляют стержневую массу за счет своего расплавления и последующего застывания — при этом также происходит перегонка и окисление.
Тут еще главное — чтобы влага из внутренних слоев успела выйти наружу до того, как внешние слои засохнут, иначе возможно и растрескивание. Причем это справедливо для всех типов крепителей. В общем, обычно сушка форм длится от трех до двенадцати часов — дело мало того что небыстрое, так еще и требующее много оборудования — тех же печей и сушильных камер. В общем — литье — тоже не панацея. Например, для крупных деталей при внешних размерах опок более пяти метров в длину и четырех в ширину сушка может длиться до пятидесяти часов, из которых топка работает примерно пятнадцать часов, а остальное время сушка идет на запасенном тепле. Я даже не представляю, сколько труда надо затратить, чтобы отлить, скажем, башню танка Т-34. Для нее требуется форма внешним размером где-то пять на три метра — одна сушка этой формы займет сорок часов. И стержень, который сформирует внутренний объем — пару-то метров в длину всяко будет. Явно требуется многоразовая форма, но куда там будут выходить газы ... в общем, с этими моментами было непонятно. Да мы пока особо и не заморачивались — нам бы картеры и блоки цилиндров научиться лить — все-таки они поменьше, а на тех моторчиках, что мы пока взялись выделывать на пробу, и совсем мизер — пара часов — и форма высушена, причем можно закладывать сразу пару десятков форм. Сушка стержней — тоже небыстрый процесс. Так, небольшие стержни объемом до одного кубического дециметра сушатся один-два часа — это если на органических крепителях, а если более простая песчано-глиняная смесь — то уже два-три часа. А стержни 25-50 кубических дециметров — уже четыре-пять и восемь-девять часов соответственно — то есть и с этой точки зрения выгоднее применять органические скрепляющие вещества.
Правда, это если просушивать формы до конца. А вот если сразу же после подсушки отливать в них металл, то зачастую можно подсушить только наружный слой — и, пока он не пропитался влагой из глубинных слоев — тут-то форму и залить — закипевшая вода из недосушенных слоев, когда до них дойдет жар заливаемого металла, устремится через уже высохшие слои — наружу и внутрь — тут-то и вступают хитрости, направленные на то, чтобы не пустить ее внутрь формы — угли, краски и прочее, про что я писал ранее. Тут экономия существенная — за пару-тройку часов можно просушить слой в десять-тридцать сантиметров, что достаточно практически для любого литья — вплоть до станин станков.
В общем, сложностей с подбором смесей и покрытий при литье хватало. Так что про подготовку материалов — с этой их сушкой, растиранием, замешиванием порошков — умолчу. Да и набивка форм — процесс, так скажем, творческий. Например — пар, который образуется при заливке в форму металла, образуется прежде всего на месте контакта с металлом. Соответственно, он начинает прорываться наружу, прежде всего — через материал формы. А тот на некотором расстоянии от контакта с горячим металлом прогреться еще не успевает — и пар начинает конденсироваться. Соответственно, получающаяся вода забивает поры, газам больше выходить некуда кроме как обратно в металл. Поэтому форму могут набивать разными смесями — ближе к металлу — менее газопроницаемой, дальше — более. Или меньше уплотнять периферийные участки. Или дольше сушить форму. Конкретный способ зависел от габаритов детали, наличия профессионалов, материалов, оборудования для сушки и — наличия времени, то есть потребности в детали. Так еще, если при трамбовке, или потом — при выеме модели — стенки формы где-то осыпятся, их еще и подмазывают и подравнивают вручную.
Ну а уж сама форма — это собранная из нескольких частей конструкция, стянутая струбцинами, а то и в каркасе, на который навешаны держалки для стержней, причем если стержень держится недостаточно крепко, его поддерживают жеребейками — металлическими опорами, которые при заливке сплавляются с основным металлом. И во все это заливается металл. Главное — не забыть затянуть гайки-винты, а то я как-то наблюдал, как мастер отвешивал затрещины ученику — тот проворонил этот момент, верхняя часть формы оказалась не закреплена, и как только металл стал вливаться внутрь — он тут же ее и приподнял — эта деталь имела углубление внутрь формы, но расплавленный металл — это ведь плотная, тяжелая жидкость, в которой стержень формы и всплыл.
После таких сложностей с созданием литейных форм уж залить металл, казалось бы — самое простое. Фиг, фиг, и еще раз — фиг. Металл заливается не просто в отверстие в форме — он заливается в воронку, а то и литниковую чашу — углубление сверху, из которого металл уже и стекает вниз — металл надо вводить так, чтобы он не размыл стенки, поэтому его пускают по касательной или наклонно. Могут ввести фильтры для задержки шлаков, дополнительные литниковые каналы, зумпфы для успокоения движения струи металла — это углубление на дне литникового стояка — расплавленный металл течет вниз по стояку и ударяется не во внутреннюю стенку формы, а в вынесенное за ее пределы углубление, дно которого создают специально повышенной твердости, чтобы расплавленный металл не выносил в деталь частицы формовочной смеси. Ну а потом, ударившись об это дно, металл, уже более спокойный, течет вбок и наконец втекает в пространство будущей детали. И на пути металла еще могут ставить шлакоуловитель — горизонтальный канал, в котором металл течет со свободной верхней поверхностью — шлаки всплывают, и оттуда собираются сеткой из жаропрочного материала. Ну или просто плавают по поверхности, а металл изливается вниз через отдельное отверстие, и более легкие шлаки туда просто не попадают.
ГЛАВА 23.
В общем, литейка — это сонм всевозможных тонкостей и ньюансов. Да, в местных депо и заводах были и литейщики, и литейное оборудование, и материалы. Вот только отливали они в основном вещи попроще, чем двигатели внутреннего сгорания. Поэтому мы также начали с вещей попроще. Точнее — с уже известных местным умельцам. Так, они уже давно отливали кольца для тракторов, поршни для паровозов и многие другие вещи. И сейчас мы начали осваивать этот же класс изделий, но применительно к установившимся реалиям, то есть к войне. Так, мы начали изготовлять поршневые кольца для танкового дизеля В-2. Причем несмотря на кажущуюся простоту данных изделий, там было много тонкостей, на которых можно было неплохо набить руку — мы ведь не просто хотели начать отливать эти кольца — мы на них тренировали подмастерьев.
А тонкостей там хватало — начиная с того, что все кольца были разными. Верхнее уплотнительное кольцо изготовлялось из стали, и с ним особых проблем не было. А вот второе уплотнительное делалось из чугуна — оно-то и ломалось чаще всего. Поэтому, плюнув на правильную технологию, его мы также начали отливать из стали — более упругий материал лучше выдерживал нагрузки от камеры сгорания. С тремя нижними — маслосбрасывающими — кольцами, задачей которых было снять с внутренней поверхности цилиндра лишнее масло, набрызганное туда при ходе поршня вверх, было проще — они и работали в более щадящем режиме, и изготовлялись из перлитного чугуна. Формы для отливки колец были различны, так как были различны и сами кольца — уплотнительные имели вертикальную боковую стенку, а маслосъемные — снизу полмиллиметра цилиндрической поверхности, а затем — конус с углом пять градусов — так увеличивалось удельное давление на стенки цилиндра и масло лучше снималось. Причем в конструкции присутствовали и другие металлы — для лучшей приработки боковины маслосъемных колец покрывались слоем олова толщиной до одной сотой миллиметра.
Так что, несмотря на общее название, для колец приходилось делать формы разных конструкций, причем много. Наши отливали кольца в стопочных формовках, когда несколько — 8-12 — расположенных по вертикали форм заливались за один раз. Это ускоряло работы и, самое главное, значительно экономило место в цехах, хотя нижние формы порой распирало от давления столба расплавленного металла, так что вскоре их стали набивать другим, более крепким, составом. В общем, литейным подмастерьям было на чем потренироваться. Как и другим — например, станочникам. Кольца ведь тонкие, гнутся, а их поверхности должны быть отшлифованы, чтобы плотно прилегали к поверхностям поршня и цилиндра, при этом не сдирая их словно абразив. Вот и корпел какой-нибудь ученик над одним кольцом целый день, осторожно, чуть ли не по крупинкам снимая лишний металл, оставленный после литья в качестве припуска на механическую обработку, так как наше литье не даст нужной чистоты поверхности.
Хватало учебных задач и на других деталях. Например, поршень был не просто стаканом. В его верхней плоскости были профрезерованы плоские наклонные углубления, в которые входили тарелки клапанов — иначе им просто не оставалось места. На боковой поверхности мало того что были проточки под кольца, так еще под маслосъемными кольцами сверлились два ряда отверстий — на 14 и 18 отверстий — для отвода масла, снимаемого с поверхности цилиндра — иначе оно так и будет болтаться между этими кольцами, создавая гидродинамические удары. Ну и до кучи ниже участков крепления пальца поршень имел вогнутую круговую проточку для уменьшения веса, а в поясе, где были бобышки — приливы для гнезд под палец — боковые выфрезеровки — они не затрагивали сами бобышки, чтобы не ослаблять крепление пальца, но также были сделаны для облегчения поршня. До кучи и бобышки имели по два отверстия, по которым к пальцу поступало разбрызгиваемое снизу масло. И вот как все это добро изготавливать ?!? С учетом того, что поршень не отливается, а штампуется ... то есть создать штамповкой все эти углубления без нарушения внутренней структуры не получится — надо резать.
