Сегодня - 27.05.2020

Поход в кузницу взрыва

19 февраля 2014

Мало кто догадывается, сколько всего интересного скрывается за обычным, на первый взгляд, зданием Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН. В рамках Дней науки мы смогли проникнуть в его лаборатории, увидели, как намертво срастаются в один материал совершенно разные металлы, как происходит напыление с помощью детонации, а также побывали внутри настоящей взрывной камеры.

Первым делом мы посетили аппарат для сплава металлов по SPS-технологии  — одну из первых установок в России, работающую за счет спекания в электрическом поле. Ток здесь не подается на внешний нагреватель, а непосредственно пропускается через-пресс-форму и заготовку, в результате чего возникает «эффект плазмы разряда» и происходит очень быстрый нагрев (до 1000 градусов).

Этот метод позволяет, с одной стороны, существенно сократить энергозатраты по сравнению с обычным горячим сплавлением, а с другой — получить материалы с ранее недостижимыми композицией и свойствами: повышенной стойкостью к ударным нагрузкам, взрывоустойчивостью, теплоизоляцией,  прочностью на пробой и т.д.

Например, с помощью SPS-технологии  можно сплавить в один лист алюминий, бронзу, латунь и медь. Сферы применения этого метода — нефте- и газодобывающая промышленность, кораблестроение, создание мостов. В ИГиЛ CО РАН аппарат используется, в основном, для научных исследований — изучения свойств материалов и их соединений. Его стоимость превышает миллион евро.

Следующий пункт нашей программы — уникальная взрывная камера № 20 или — как ее здесь называют — «шарик».  Эта установка создана в 1974 году. Она представляет собой огромную стальную сферу диаметром в 10,5 метров и весом около 200 тонн и предназначена для экспериментов, связанных со взрывом. В ней проводится моделирование воздействия метеоритов на элементы конструкций космических аппаратов, сварка, упрочнение материалов.

Сначала эту камеру соорудили на отдельной площадке недалеко от Института гидродинамики.  Но возникла проблема — как доставить ее на нужное место? Выход из положения нашли во всех смыслах творческий: зимой рядом с шаром сделали ледяную горку, ведущую в специально созданный котлован с водой. Затем привлекли из военного училища 2 танка. Машины столкнули 200-тонную конструкцию в водоем, в котором она (как это ни странно звучит) не утонула, а поплыла (все потому, что была внутри полая). После того, как шар доставили на место, котлован зарыли. Все эти манипуляции заснял американский спутник, и затем в США гадали, что замышляют советские ученые в новосибирском Академгородке.

Но на этом приключения шара не закончились. Первое время он стоял на улице под открытым небом. Однако эксперименты, происходящие внутри него, были столь громогласны, что милиционеры близлежащих территорий писали в Райисполком жалобы на Институт гидродинамики — звуки взрывов вызывали у них «ложную тревогу». Пришлось сделать вокруг камеры №20 надстройку, и сейчас она находится в закрытом помещении.

С грустью покидая шар,  интерьеры которого вызывают в памяти образы далеких планет из научно-фантастических фильмов и картинок, мы отправляемся смотреть на установку для детонационного напыления — нанесения износостойкого покрытия на поверхность разнообразных приборов и деталей с помощью взрыва. Это метод в 60-х годах XX века был придуман американскими учеными. Таким способом они обрабатывали лопатки компрессоров турбин авиационных двигателей, ресурс которых в результате вырастал  в десятки раз. Условно говоря, если самолет летал тысячу часов, то после обработки этим покрытием — уже 10 тысяч. Затем технология стала применяться и для других отраслей промышленности. В ИГиЛ СО РАН первое поколение детонационных аппаратов было выпущено в  80-х годах.

Напыление происходит следующим образом: в установку засыпается специальный порошок (это могут быть любые металлы в определенной пропорции, керамика, оксиды, никель-хром). Затем с помощью управляющего компьютера задается степень заполнения смеси, происходит взрыв, и частички наносятся на прибор. Материал доводится до температуры плавления и развивает скорость, которая позволяет достичь сцепления покрытия с деталью. Со стороны это выглядит, как залп из специального «пулемёта».

Внешне лаборатория напоминает скорее химическую — повсюду стоят колбы, разнообразные баночки, есть даже шкаф, доверху набитый участвующими в напылении порошками металлов и прочих веществ. Размеры смесей не превышают  50 микрон.

На двери помещения с прибором висит целый набор разноцветных маленьких трубочек. Варьируя отверстия этих мини-шлангов (от одного до двух с половиной мм.), можно выбирать нужное соотношение веществ: например, ацетилен к кислороду, как 1 к 1 либо 1 к 2,5.

К сожалению, ограниченное время экскурсии позволяет рассмотреть только малую часть установок ИГиЛ СО РАН, но и она впечатляет. И физика из набора утомительно скучных школьных формул начинает превращаться во взрывоопасную, зажигательную  и действительно интересную практику.

Диана Хомякова

Фото автора

Ваша оценка: Нет Средняя: 4.3 (3 votes)
Поделись с друзьями: 

Система Orphus