От кристаллы и ...графия.

Наука о кристаллах и кристаллическом состоянии вещества. Изучает симметрию, строение, образование и свойства кристаллов. К. зародилась в древности в связи с наблюдениями над природными кристаллами, имеющими естественную форму правильных многогранников. К. как самостоятельная наука существует с середины 18 в. В 18-19 вв. К. развивалась в тесной связи с минералогией как дисциплина, устанавливающая закономерности огранки кристаллов (Р. Аюи, 1784). Была развита теория симметрии кристаллов - их внешних форм (А. В. Гадолин, 1867) и внутреннего пространственного строения (Е. С. Федоров, 1890; А. Шёнфлис, 1891). Совокупность методов описания кристаллов и установленные закономерности составляют содержание геометрической К.

На основе геометрической К. возникла гипотеза об упорядоченном, трёхмерно-периодическом расположении в кристалле составляющих его частиц, в современном понимании - атомов и молекул, которые образуют кристаллическую решётку. Открытие дифракции рентгеновских лучей в кристаллах экспериментально подтвердило их периодическое решётчатое строение. Первые конкретные рентгенографические расшифровки атомной структуры кристаллов (NaCl, алмаз, ZnS и др.) были осуществлены начиная с 1913 У. Г. Брэггом и У. Л. Брэггом. Изучение прохождения света через кристаллы позволило сформулировать закономерности анизотропии (неравноценности по направлениям) свойств кристаллов.

Крупный вклад в изучение атомной структуры кристаллов сделан Л. Полингом, Д. Кроуфут-Ходжкин, Н. В. Беловым, А. Гинье; в исследование роста кристаллов и их физических свойств - В. Фохтом. И. Н. Странским, А. В.Шубниковым, И. В. Обреимовым.

Современная К. развивается как одна из областей физики, тесно связанная с химией и минералогией и имеющая широкое техническое применение. Основами её математического аппарата являются теория групп симметрии кристаллов и тензорное исчисление.

Существует Международный союз кристаллографов, органом которого является журнал «Acta Crystallographica». Союз кристаллографов с 1940 издал более 30 томов «Структурного справочника» («Structure Report»). В СССР издаётся журнал «Кристаллография».

Структурная К. исследует атомно-молекулярное строение кристаллов с помощью рентгеноструктурного анализа, электронографии, нейтронографии, опирающихся на теорию дифракции волн в кристаллах. Используются также методы оптической спектроскопии, в том числе инфракрасной спектроскопии, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса и т. д. Изучена кристаллическая структура более 20 тыс. химических веществ. Законы взаимного расположения атомов и химической связи между ними в кристаллах, их изоморфизма и полиморфизма являются предметом кристаллохимии. Изучение биологических кристаллов позволило определить структуру гигантских молекул белков и нуклеиновых кислот и явилось важным вкладом К. в молекулярную биологию.

Важный раздел К. - теория и экспериментальные исследования процессов зарождения и роста кристаллов. Здесь К. использует общие принципы термодинамики и закономерности фазовых переходов и поверхностных явлений с учётом взаимодействия кристалла со средой, анизотропии свойств и атомно-молекулярной структуры кристаллического вещества (см. Кристаллизация). Как самостоятельный раздел развивается К. реального кристалла, изучающая разнообразные нарушения идеальной кристаллической решётки - точечные дефекты, дислокации и др. дефекты в кристаллах, возникающие при росте кристаллов или разнообразных воздействиях на них и определяющие многие их свойства.

Исследования механических, оптических, электрических и магнитных свойств кристаллов являются предметом кристаллофизики, которая смыкает К. с физикой твёрдого тела. Для кристаллофизики существенным является рассмотрение свойств кристалла в связи с его симметрией и изменений свойств при внешних воздействиях. Уникальность свойств многих кристаллов и их чувствительность к механическим и акустическим воздействиям, изменениям температуры, чувствительность к электрическому току, электромагнитным полям, различным излучениям и т. п. дали кристаллографическим исследованиям широкий выход в радиотехнику, полупроводниковую электронику и квантовую электронику, техническую оптику и акустику, обработку материалов, приборостроение. В связи с этим возникло и интенсивно развивается производство синтетических кристаллов - кварца, алмаза, германия, кремния, рубина и др.

К. изучает также строение и свойства разнообразных агрегатов из микрокристаллов - поликристаллов, текстур, керамик, а также веществ с атомной упорядоченностью, близкой к кристаллической - жидких кристаллов, полимеров. Симметрийные и структурные закономерности, изучаемые К., находят применение в рассмотрении общих закономерностей строения и свойств конденсированного состояния вещества вообще: аморфных тел и жидкостей, полимеров, биологических макромолекул, надмолекулярных структур и т. п. (обобщённая К.).

Лит.: Шубников А. В., Флинт Е. Е., Бокий Г. Б., Основы кристаллографии, М.- Л., 1940; Попов Г. М., Шафрановский И. И., Кристаллография, 4 изд., М., 1964; Белов Н. В., Структурная кристаллография, М., 1951; Бернал Дж. Д., Карлайл С. Х., Поля охвата обобщённой кристаллографии. (Обзор). «Кристаллография», 1968, т. 13, № 5; Вайнштейн Б. К., Кристаллография и научно-технический прогресс, там же, 1971, т. 16, в. 2, с. 261.

М. П. Шаскольская

Минимальная скорость охлаждения, необходимая для переохлаждения аустенита до мартенситного превращения.

К. с. з. можно определить по диаграмме изотермического превращения аустенита (рис. 1). Чем правее лежит кривая начала превращения, тем меньше величина К. с. з.

Рис. 1 Построение диаграммы изотермического превращения переохлажденного аустенита для стали с 0,8%С: а- кинетические кривые; б- диаграмма изотермического превращения аустенита (С-кривые)

Таблица.

Скорость охлаждения в различных средах ( по Н. Энгелю, Ф. Веферу)

Охлаждающая среда	Показатели охлаждения в интервале температур
	650-550°С		300-200°С
	Скорость, град/с	Относительная скорость	Скорость, град/с	Относительная скорость
NaOH (10% водный раствор)	3500	1,84	930	1,26
NaCl (10% водный раствор)	3350	1,76	780	1,054
Na2CO3 (10% водный раствор)	2350	1,24	740	1
H2SO4 (10% водный раствор)	2350	1,24	1000	1,35
Вода, 0°С	2050	1,079	800	1,081
Вода, 18°С	1900	1	740	1
Вода, 50°С	425	0,22	600	0,81
Вода, 74°С	75	0,039	640	0,86
Вода, 100°С	70	0,037	280	0,38
Мыльная вода	130	0,068	680	0,92
Машинные масла	400-550	0,21-0,29	60-160	0,081-0,22
Жидкий воздух	50	0,026	15	0,020
Воздух	30	0,016	10	0,014
Примечание: 1. Данные о скорости охлаждения получены при охлаждении нихромового шарика диаметром 4 мм. 2. Относительная скорость охлаждения получена по отношению к скорости охлаждения в воде 18°С для соответствующего температурного интервала.

Лит.: Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977, 647 с. Блантер М.Е. Металловедение и термическая обработка. М.: Машгиз, 1963, 416 с.

Сафонов Б.П.

1) Температура вещества в его критическом состоянии. Для индивидуальных веществ К.т. определяется как температура, при которой исчезают различия в физических свойствах между жидкостью и паром, находящимися в равновесии. При К. т. плотности насыщенного пара и жидкости становятся одинаковыми, граница между ними исчезает и теплота парообразования обращается в нуль. К. т. - одна из неизменяющихся характеристик (констант) вещества.

В двойных системах (например, пропан - изопентан) равновесие жидкость - пар имеет не одну К.т., а пространственную критическую кривую, крайними точками которой являются К.т. чистых компонентов.

2) Температура, при которой в жидких смесях с ограниченно растворимыми компонентами наступает их взаимная неограниченная растворимость; её называют К. т. растворимости.

3) Температура перехода ряда проводников в сверхпроводящее состояние Измерена у большого числа металлов, сплавов и химических соединений. В чистых металлах наинизшая К. т. наблюдается у Ti (0,37 К), самая высокая - у Тс (11,2 К). Очень высокое значение К. т. найдено у сплава Nb, Al и Ge (T_k»21 К).

Точка на диаграмме состояния, соответствующая критическому состоянию. К. т. двухфазного равновесия жидкость - пар является конечной точкой на кривой равновесия и характеризуется критическими значениями температуры Тк, давления рк и объёма V_к (табл.). К. т. представляет собой частный случай точки фазового перехода и характеризуется потерей термодинамической устойчивости по плотности или составу вещества. По одну сторону от К. т. вещество однородно (обычно при Т > Тк), а по другую - расслаивается на фазы. У смесей или растворов следует различать К. т. равновесия жидкость - пар и К. т. равновесия фаз различного состава, находящихся в одном агрегатном состоянии (жидкость - жидкость, газ - газ). В связи с этим К. т. смесей (растворов) дополнительно характеризуется критической концентрацией хк. В результате увеличения числа параметров, определяющих состояние системы, у смесей имеется не К. т., а критическая кривая, точки которой различаются значениями Тк, рк, V_к и хк. В окрестности К. т. наблюдаются критические явления.

Таблица

Параметры критической точки жидкость - пар некоторых веществ

Вещество	Тк, К	рк, атм*	VкЧ106, м3/моль
Гелий	5,3	2,26	57,8
Водород	33,0	12,8	61,8
Кислород	154,8	50,1	74,4
Азот	126,2	33,5	90,1
Двуокись углерода	304,2	72,9	94,0
Пропан	369,9	42,0	200
Спирт (этиловый)	516,3	63,0	167
Бром	584	102	144
Вода	647	218,3	56
Иод	785	116	-
Сера	1313	116	-
Ртуть	1750	1500	44
Цезий	2030	115	332

* 1 amм = 1,01Ч10⁵ н/м².

1) Предельное состояние равновесия двухфазных систем, в котором обе сосуществующие фазы становятся тождественными по своим свойствам; 2) состояние вещества в точках фазовых переходов II рода. К. с., являющееся предельным случаем равновесия двухфазных систем, наблюдается в чистых веществах при равновесии жидкость - газ, а в растворах - при фазовых равновесиях газ - газ, жидкость - жидкость, жидкость - газ, твёрдое тело - твёрдое тело. На диаграммах состояния К. с. соответствуют предельные точки на кривых равновесия фаз (см. рис.1,а и б) - т. н. критические точки. Согласно фаз правилу критическая точка изолирована в случае двухфазного равновесия чистого вещества, а, например, в случае бинарных (двойных) растворов критические точки образуют критическую кривую в пространстве термодинамических переменных (параметров состояния). Значения параметров состояния, соответствующие К. с., называются критическими - критическое давление рк_, критическая температура Тк_, критический объём V_к, критический состав хк и т. д.

Рис. 1 а - диаграмма состояния чистого вещества в координатах р, Т. Кривые сосуществования обозначены цифрами: 1 - равновесие жидкость - газ, 2 - твёрдое тело; 3 - твёрдое тело - жидкость; К - критическая точка, Т = Тк - критическая изотерма; б - диаграмма в координатах р, V. Цифрами обозначены области сосуществования двух фаз: 1 - жидкость - газ; 2 - твёрдое тело - газ; 3 - твёрдое тело - жидкость

С приближением к К. с. различия в плотности, составе и др. свойствах сосуществующих фаз, а также теплота фазового перехода и межфазное поверхностное натяжение уменьшаются и в критической точке равны нулю.

В том случае, когда кривая сосуществования фаз заканчивается критической точкой, оказывается принципиально возможным перевести вещество из одной фазы в другую, минуя область расслоения на две фазы (например, газ превратить в жидкость, изменяя его состояние по линии AB на рис.1,а, т. е. минуя область, где одновременно существуют газ и жидкость). Сжижение (конденсацию) газов возможно осуществить лишь после их охлаждения до температур, меньших Тк.

В двухкомпонентных системах характерные для К. с. явления наблюдаются не только в критической точке равновесия жидкость - газ, но и в так называемых критических точках растворимости, где взаимная растворимость компонентов становится неограниченной. Существуют двойные жидкие системы как с одной, так и с двумя критическими точками растворимости - верхней и нижней (см. рис.2,а и б). Эти точки являются температурными границами области расслаивания жидких смесей на фазы различного состава. Аналогичной способностью к расслаиванию при определённой критической температуре обладают некоторые растворы газов и твёрдые растворы.

Рис. 2 а - верхняя критическая точка (Кв) жидкой смеси фенол - вода (Tк » 66°С). Заштрихована область, где смесь состоит из двух фаз, имеющих различную концентрацию компонентов; б - двухкомпонентная жидкая система никотин - вода, имеющая как верхнюю критическую точку растворения (Кв с Tк = 208°С), так и нижнюю критическую точку (Кн с Тк » 61° С)

Переход системы из однофазного состояния в двухфазное вне критической точки и изменение состояния в самой критической точке происходят существенно различным образом. В первом случае при расслоении на две фазы переход начинается с появления (или исчезновения) бесконечно малого количества второй фазы с конечным отличием её свойств от свойств первой фазы, что сопровождается выделением или поглощением теплоты фазового перехода. Поскольку возникновение такой новой фазы приводит к появлению поверхности раздела и поверхностной энергии, для её рождения требуются достаточно большие зародыши. Это означает, что при таком фазовом переходе (фазовом переходе 1 рода) возможны переохлаждение или перегрев первой фазы, обусловленные отсутствием жизнеспособных зародышей новой фазы.

Фазовые переходы в критических точках, являющихся предельными на кривых равновесия фаз, представляют собой частные случаи фазовых переходов II рода. В критической точке фазовый переход происходит в масштабах всей системы. Флуктуационно возникающая новая фаза по своим свойствам бесконечно мало отличается от свойств исходной фазы. Поэтому возникновение новой фазы не связано с поверхностной энергией, т. е. исключается перегрев или переохлаждение, и фазовый переход не сопровождается выделением или поглощением теплоты и скачком удельного объёма (фазовый переход II рода).

При приближении к К. с. физические свойства вещества резко изменяются: теоретически неограниченно возрастает теплоёмкость и восприимчивость системы к внешним воздействиям (например, изотермическая сжимаемость в случае чистых жидкостей, магнитная восприимчивость у ферромагнетиков и т. д.); наблюдается целый ряд др. особенностей в поведении вещества. Эти особенности, характерные для К. с. объектов самой различной природы, объясняются тем, что свойства вещества в К. с. определяются не столько конкретными законами взаимодействия его частиц, сколько резким возрастанием в веществе флуктуаций и радиуса их корреляции. Знание особых свойств веществ в К. с. необходимо во многих областях науки и техники: при создании энергетических установок на сверхкритических параметрах, сверхпроводящих систем, установок для сжижения газов, разделения смесей и т. д.

Лит.: Фишер М., Природа критического состояния, пер. с англ., М., 1968; Браут Р., фазовые переходы, пер. с англ., М., 1967; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика, 2 изд., М., 1964 (Теоретическая физика, т. 5); Кричевский И. Р., Фазовые равновесия в растворах при высоких давлениях, 2 изд., М.- Л., 1952.

С. П. Малышенко

Твердая губчатая масса железа (с низким содержанием углерода, серы, фосфора и кремния) со шлаковыми включениями, заполняющими поры и полости.

К. может быть получена либо непосредственно из руды путем ее восстановления при температуре 1250 - 1350^о С, либо из чугуна.

Процесс рафинирования чугуна (удаления избыточного количества углерода, кремния, марганца) с целью получения ковкого кричного (сварочного) железа.

К. п. возник примерно в 14 в. одновременно с развитием производства чугуна, просуществовал до нач. 19 в. и был вытеснен более эффективным процессом - пудлингованием.

К. п. осуществлялся в кричном горне, куда на слой горящего древесного угля над фурменной зоной помещали чушки чугуна. Чугун плавился и, стекая по каплям вниз через окислительную фурменную зону, подвергался рафинированию. Получаемый продукт скапливался на поду горна, где благодаря окислительному воздействию железистого шлака дополнительно обезуглероживался, образуя крицу массой 50-100 кг. Готовую крицу извлекали из горна и проковывали с целью уплотнения и выжимания шлака.

Отрасль тяжёлого машиностроения, производящая различные металлические изделия (от деталей машин до предметов домашнего обихода) ковкой, штамповкой, прессованием. В основе методов К.-ш. п. лежит способность материалов деформироваться, т. е. изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил. Выбор условий, благоприятных для пластического деформирования, производят исходя из основных положений теории обработки металлов давлением. Ценность способов К.-ш. п. заключается в том, что при обработке заготовок давлением их форма изменяется в результате перераспределения металла, а не за счёт удаления его излишка, как при обработке металлов резанием, что позволяет резко сократить отходы и одновременно увеличить прочность материала. Поэтому обработка металлов давлением применяется для изготовления наиболее ответственных деталей машин. Так, в самолёте до 80-90%, в автомобиле до 85% деталей (от общей массы) - штампованные. Машины К.-ш. п. более производительны, чем металлорежущие станки, например производительность холодновысадочных автоматов в 5-6 раз превосходит производительность токарных автоматов, причём отходы металла сокращаются в 2-3 раза. Замена механической обработки штампованием при переработке каждого млн. т проката позволяет экономить до 250 тыс. т металла.

Для увеличения пластичности при обработке давлением часто применяют нагрев, что позволяет снизить усилия в 10-15 раз по сравнению с обработкой холодной заготовки, а также избежать появления трещин и сократить время операции. В качестве нагревательных устройств в К.-ш. п. используют печи: пламенные (камерные и методические) и электрические (с нагревательными элементами и индукционные).

Основные способы обработки металлов, применяемые в К.-ш. п., характеризуются состоянием исходного материала (прокат, слиток, лист и т. д.), оборудованием (пресс, молот), инструментальной оснасткой и технологическими приёмами. По этим признакам различают: ковку (преимущественно с нагревом), объёмную и листовую штамповку (горячую и холодную), прессование (главным образом с нагревом).

Ковка - способ обработки металлов, характеризующийся тем, что течение материала в стороны, как правило, не ограничено инструментом - штампом. Ковкой получают изделия массой до 200 т. Ковка применялась ещё до освоения выплавки железа из руды, поковки из метеоритного железа производили вручную в 4-3 тыс. до н. э. В современном К.-ш. п. ковку ведут вручную или на машинах: молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг и ковочно-гидравлических прессах с усилием от 2 до 200 Мн (200-20000 тс). Заготовки деформируются непосредственно верхним бойком штампа или простейшими приспособлениями, кузнечным инструментом. Для перемещения тяжёлых заготовок (до 350 т) и инструментов используют мостовые и поворотные подъёмные краны, кантователи, манипуляторы (см. рис.1). Ковкой получают детали из слитков или проката.

Рис. 1 Ковочно-гидравлический пресс с усилием 10 Мн (1000 тc), работающий с двумя манипуляторами

Штамповка - способ обработки металлов давлением, при котором течение металла ограничено поверхностями полостей и выступов штампа. Верхняя и нижняя части штампа образуют замкнутую полость по форме изготовляемой детали - штамповки. В зависимости от формы заготовки (лист, прокат и т. д.), оборудования и технологических приёмов различают объёмную штамповку и листовую штамповку. Кроме того, штамповку можно осуществлять с нагревом и без нагрева. Прообразом штамповки можно считать чеканку монет. Широкое применение процесса штамповки началось в конце 18 - начале 19 вв. в связи с переходом на промышленный выпуск изделий, в частности первый патент на изготовление штампованием латунных гильз был выдан в 1796 (Германия). С появлением паровых машин на штамповочных прессах стали осуществлять различные пробивные и вырубные операции, например пробивку отверстий под заклёпки. Наибольшее развитие штамповка получила в середине 20 в. с ростом серийного и массового производства в приборо- и машиностроении, радиоэлектронной промышленности и др. отраслях, т. к. является в десятки раз производительнее ковки. Штампованные детали имеют в 2-3 раза меньшие припуски на обработку, чем кованые, т. е. выше процент использования металла. Штамповку осуществляют на молотах с массой падающих частей 0,5-30 т, криво-шинных горячештамповочных прессах с усилием от 6 до 100 Мн (600-10000 тс), гидравлических прессах с усилием до 750 Мн (75000 тс), горизонтально-ковочных машинах, кузнечно-штамповочных автоматах, гидровинтовых пресс-молотах. Чтобы сократить отход металла, уменьшить последующую обработку применяют безоблойное штампование. При горячей штамповке на молотах окалина удаляется в промежутках между первыми ударами. На прессах штамповку выполняют за один ход. В связи с этим применяют т. н. безокислительный нагрев заготовок (обычно прокат), например в индукционных печах. Это обеспечивает получение изделий почти без окалины. Труднодеформируемые материалы штампуют, как правило, на гидравлических прессах в штампах, нагретых до температуры обрабатываемого материала (например, для титановых сплавов до 800 °С), - т. н. изотермическая штамповка.

Для обеспечения более высокой чистоты поверхности, большей точности размеров изделия применяют холодную штамповку, процесс которой аналогичен горячей штамповке, но исключает нагрев.

Листовая штамповка - способ получения тонкостенных изделий плоской или пространственной формы. Тонколистовой материал (до 4 мм) штампуют без нагрева, толстолистовой (свыше 4 мм) - с нагревом. Получаемые этим способом детали имеют точные размеры и обычно не нуждаются в дальнейшей обработке резанием. В мелкосерийном и серийном производствах применяют универсальные машины и оснастку; в крупносерийном и массовом производствах используют многооперационные штампы. Штамповку выполняют на кривошипных прессах с усилием 63-50000 кн (6,3-5000 тс), с числом ходов от 5 до 15 в мин, на листоштамповочных автоматах с усилием 50-40000 кн (5-4000 тс), с числом ходов до 120 в мин, на гидравлических вытяжных прессах с усилием от 8 до 200 Мн (800-20000 тс). В массовом производстве особое значение при листовой штамповке приобретают использование комбинированных штампов, механизация и автоматизация целых участков, автоматические линии (см. рис.2).

Рис. 2 Схема автоматизированной линии для штамповки картеров двигателей: I - исходное положение рулона стальной ленты; II - размотка; III - чистка; IV - правка; V - подача; VI - вырубка заготовки; VII - смазка; VIII - вытяжка изделия; IX - переформовка радиусов и правка фланцев; X - обработка фланцев по контуру; XI - формовка ребер жесткости и фланцовка по контуру; XII - пробивка отверстий; 1 - разматывающее устройство; 2 - листоправильная машина; 3 - двухкривошинный пресс простого действия с валковой подачей; 4 - механизм передачи и подъема стопы заготовок; 5 - однокривошипный пресс двойного действия для вытяжки; 6 - механизм передачи изделий и съёма штампа; 7 - многопозиционный пресс с грейферной подачей; 8 - механизм транспортирования изделий и съёма штампа

При производстве однотипных деталей из листа (толщина алюминиевого листа 1,5-2 мм, стального - 0,5-0,6 мм), в частности в авиационной промышленности, большое распространение получила т. н. штамповка резиной, позволяющая удешевить инструмент, упростить конструкцию пресса. На гидравлическом прессе простого действия укрепляется подушка из резины или др. упругого материала в металлической коробе, установленном на подвижных частях пресса. Нижний боёк штампа имеет форму штампуемой детали. Пока штампуются одни детали, подготавливают новые заготовки.

При гидравлической вытяжке, являющейся также разновидностью листовой штамповки, деформирование заготовки осуществляется непосредственно жидкостью.

Прессование - способ получения изделий из различных профилей, прутков, труб и др., при котором заготовка, помещенная в специальный контейнер, выдавливается из него пуансоном (пресс-штемпелем) через отверстие в матрице, имеющее форму (очертания) будущего изделия. Осуществляется на гидравлических прессах с усилием до 200 Мн (20000 тс). Прессование получило распространение с 60-х гг. 19 в., хотя первый патент на гидравлический пресс был выдан в 1797 (Великобритания). Прессованные изделия имеют высокую точность размеров и в большинстве случаев практически не требуют последующей механической обработки. Установка инструмента проста, что позволяет быстро переналаживать оборудование для изготовления различных изделий.

Новые способы обработки металлов. В 50-х гг. 20 в. разработаны и начали успешно внедряться в К.-ш. п. принципиально новые технологические процессы, позволяющие обрабатывать труднодеформируемые материалы (жаропрочные стали, титановые, молибденовые, вольфрамовые и др. сплавы).

При взрывном штамповании ударная волна, возникающая при сгорании заряда взрывчатого вещества, деформирует заготовку, придавая ей нужную форму. Вследствие кратковременности процесса (мсек - мксек) штампы можно изготовлять не только из дешёвых малоуглеродистых сталей, но и из таких материалов, как бетон, дерево, пластмасса и т. д.

Высокоскоростная штамповка- способ обработки труднодеформируемых материалов с высокой точностью на молотах, скорость падающей части (бабы) которых при ударе достигает 40-60 м/сек. У обычных молотов не выше 8 м/сек. Масса соударяющихся частей у высокоскоростных молотов при одинаковой энергии удара во много раз меньше, чем у обычных молотов.

Для получения различных изделий применяют деформирование заготовок силами, возникающими при взаимодействии электромагнитных полей, образующихся во время разряда мощной конденсаторной батареи (см. рис.3). Этот способ, называемый электромагнитной формовкой, позволяет получать до 600 изделий в час. Применяется для изготовления различных изделий, например рефлекторов из полированных листов без последующей обработки, для соединения деталей, в том числе и из разнородных материалов (например, металла и керамики), и т. д. Разновидностью этого способа является электрогидравлическая формовка, при которой используется энергия ударной волны, образующейся в результате электрического разряда в жидкости (см. рис.4).

Рис. 3 Схема электромагнитной формовки: 1 - конденсаторная батарея; 2 - разрядник; 3 - катушка индуктивности; 4 - трубная заготовка

Рис. 4 Схема электрогидравлической формовки: а - установка заготовки; б - получение детали после действия разряда (формовки): 1 - ползун; 2 - электроды; 3 - подвижная матрица; 4 - вода; 5 - заготовка; 6 - неподвижная матрица; 7 - подштамповая плита; 8 - выталкиватель

Гидростатическое прессование, или гидроэкструзия, основано на использовании жидкости для передачи высокого давления - от 10 до 3000 Мн/м² (100-30000 кгс/см²). Этим способом выдавливают прутки и профильные изделия, получают детали, имеющие форму тел вращения, главным образом из малопластичных и труднодеформируемых сплавов.

Изделия из порошкообразных материалов получают способом гидростатического спрессовывания (или газостатического). Материалы в эластичной (резиновой, полимерной, свинцовой, тонкой стальной и т. и.) оболочке помещают в контейнер, в который подаётся жидкость под давлением до 800 Мн/м² (8000 кгс/см²). При этом происходит равномерное уплотнение заготовки, форма получаемых изделий повторяет форму исходной заготовки. Гидростатическое спрессовывание осуществляется при температурах до 400-500°С, a газостатическое - до 2000-2500°С. При газостатическом спрессовывании рабочей средой является нейтральный газ (обычно аргон). Давление газа достигает 200-500 Мнм² (2000-5000 кгс/см²).

Изделия К.-ш. п. применяют в автомобильной и авиационной промышленности, тракторостроении, приборостроении, лёгкой промышленности, в производстве предметов широкого потребления. производство кузнечно-прессовых машин в СССР в 1940 составляло 4,7 тыс. штук, в 1972 составило 43,9 тыс. штук, а к 1975 достигнет 60-65 тыс. штук в год.

Лит.: Рыбаков Б. А., Ремесло древней Руси, М., 1948; Сторожев М. В., Попов Е. А., Теория обработки металлов давлением, М., 1971; Залесский В. И., Оборудование кузнечно-прессовых цехов, М., 1964; Пихтовников Р. В., Завьялова В. И., Штамповка листового металла взрывом, М., 1964; Романовский В. П., Справочник по холодной штамповке, М.- Л., 1965; Ковка и объемная штамповка стали. Справочник, под ред. М. В. Сторожева, т. 1-2, М., 1967-68.

Б. В. Розанов, В. П. Линц

Кузнечная машина для штамповки изделий из проволоки, прутка, ленты, полосового материала и др. Все движения исполнительных органов К.-ш. а. совершаются взаимосогласованно в автоматическом цикле. Подача материала или заготовок осуществляется также автоматически без участия рабочего. К.-ш. а. подразделяются на группы: для холодной объёмной штамповки (в т. ч. холодно-высадочные), для горячей штамповки, обрезные, например обрезной пресс, и для повторной высадки, резьбонакатные автоматы, листоштамповочные автоматы, гвоздильные, пружинонавивочные станки (в т. ч. для изготовления пружинных шайб), цепеделательные автоматы, универсально-гибочные и различные специальные и специализированные автоматы. На К.-ш. а. изготовляют детали, полуфабрикаты или штампованные заготовки многих типоразмеров крепежных изделий; шариков, роликов, колец и сепараторов подшипников качения; звеньев цепей; шаровых, ступенчатых и полых пальцев и осей; колпачковых гаек автомобилей, корпусов свечей автомобильных двигателей, клапанов; деталей приборов, электромашин, некоторых изделий оборонной техники; стрелок часов, деталей фурнитуры и т. п. Штамповку сравнительно простых изделий осуществляют на однопозиционных (одно-, двух- и трёх-ударных) К.-ш. а., более сложные детали и полуфабрикаты изготовляют на двух- и многопозиционных автоматах и комбайнах. Изделия, полученные на. автоматах для холодной объёмной штамповки, имеют точность классов 2а, 3 и 3а, чистоту 6-10-го класса. На горячештамповочных автоматах получают изделия более крупные, но их точность и чистота поверхности ниже, чем холодноштампованных изделий. Диапазон диаметров материала, обрабатываемого на К.-ш. а. в холодном и горячем состоянии, составляет соответственно 0,8-52 мм и 16-90 мм. Наибольшее номинальное усилие К.-ш. а. для объёмной и листовой штамповки соответственно 50-40000 кн (5-4000 тс); производительность от 16 до 2200 изделий в минуту.

Лит.: Навроцкий Г. А.., Кузнечно-штамповочные автоматы, М., 1965.

Г. Л. Навроцкий

Инструменты, применяемые при ручной и машинной ковке. К. и. служат для перемещения, захвата, поддержания, измерения заготовок в процессе кузнечно-штамповочных работ. Ручную ковку ведут на наковальне (см. рис.1). Молотобоец наносит удары кувалдой. Кузнец манипулирует поковкой, держа её в клещах, указывая молотобойцу место удара ручником, которым также наносит лёгкие удары. Для пробивки отверстий пользуются бородками, для разрубки материала - зубилом, при отделке поковок применяют подбойники и обжимки.

Рис. 1 Инструменты для ручной ковки: а - однорогая наковальня; б - кувалда с продольным задком; в - ручник с поперечным задком; г - продольные клещи с круглыми губками; д - круглый бородок; е - прямое зубило для горячей рубки; ж - плоский подбойник; з - круглая обжимка

При машинной ковке (см. рис.2) заготовку укладывают на нижний боёк молота или пресса. Заготовка деформируется непосредственно от действия верхнего бойка, закрепленного на ползуне кузнечной машины, или в подкладном инструменте. Бойки бывают плоскими, фасонными (вырезными), закруглёнными. Подкладным инструментом для отделки цилиндрических и гранёных поковок служат обжимки, для местной вытяжки, разгонки и создания разнообразных местных углублений - раскатки, для закрепления и перемещении заготовки - патроны. Кроме указанных К. и., используют также топоры для разрубки заготовок, прошивки для пробивки отверстий в поковках, кронциркули и нутромеры для измерений и др.

Рис. 2 Инструменты для машинной ковки: а - плоские бойки; б - вырезные бойки; в - закруглённые бойки; г - обжимки; д - раскатки; е - пережимки; ж - патроны

В. П. Линц