Текст книги "Путешествие к истокам машиностроения"

Как делать железные листы для труб и рельсы для железных дорог

– Так что же, получается так, что успеху Стефенсона способствовали изобретения в других областях техники, а Триветик не имел таких возможностей, – сообразил Дима и тут же попросил Магика рассказать, как же делали рельсы и металлические трубки в эпоху Стефенсона.

– Чтобы узнать об этом, побываем на одном из металлургических заводов, но прежде я хотел бы показать, с чего все начиналось. Понятно, что с помощью ковки получить ровные стержни или тонкие листы железа для того же корпуса котла или для трубок невозможно. Поэтому и придумали непрерывно обжимать металлическую полосу между вращающимися валками.

Как обычно, свой рассказ Магик сопровождал демонстрацией соответствующих изображений. Вот и сейчас на экране появился один из первых прокатных станов (рис. 133) – прокатная клеть, приводимая в движение водяным колесом. Между вращающимися валками закладывали кованый горячий кусок металла. Валки обжимали и протягивали металл, в результате получалась более тонкая и ровная полоса.

Рис. 133. Прокатная клеть (XVIII в.)

– Так просто можно получить очень тонкий лист? – спросил Дима.

– Это далеко не просто. За один проход можно обжать полосу или лист на небольшую величину, затем, уменьшив с помощью винтового механизма зазор между валками, необходимо повторить процесс. Так делают до тех пор, пока не получат нужную толщину. – Магик демонстрировал это уже на другом рисунке (рис. 134). – Этот небольшой стан отличается от предыдущего поступательным (без перекосов) сближением валков при регулировании зазора между валками, а два груза на рычагах обеспечивают прижатие валков к прокатываемому листу с постоянной силой. Кстати, с помощью прокатки, так же как и ковки, существенно улучшаются свойства металла.

– С листами все ясно, а как все-таки делали рельсы? – Диме не терпелось узнать все сразу, на что Магик спокойно отвечал:

– Собственно, процесс такой же, вот только валки нужны не гладкие, а специально профилированные. По-настоящему развитие прокатного дела началось в Англии с усовершенствований, внесенных Генри Кортом. В 1783 году ему был выдан патент на прокатный стан, в основном предназначенный для получения обычных болванок (заготовок для деталей), которые нуждались в последующей механической обработке. При прокатывании качество металла повышалось, да и процесс был производительнее ковки. Изготовлять прокаткой рельсы, профильные балки и бандажные полосы для вагонных колес стали уже после смерти изобретателя в начале ХГХ века.

Рис. 134. Прокатная листовая клеть (кон. XIX в.)

Магик предложил посетить металлургический завод и посмотреть, как же все-таки делают рельсы. Дима не успел ответить, как почувствовал сильную жару и увидел, что они находятся в длинном цехе. Хорошо еще, что они шли по узенькому навесному мостику вдоль стены здания и смогли наблюдать за движением раскаленных болванок с приличного расстояния.

Тем временем работа в цехе шла своим чередом. С помощью крана из печи выгрузили большую раскаленную болванку и по роликам направили к первой прокатной клети. Огромными щипцами с колоссальным напряжением сил рабочие вставили конец болванки между вращающимися навстречу друг другу валками. Дима успел только заметить, что валки имели ступенчатый профиль, а зазоры, образованные кольцевыми выемками валков, были в виде прямоугольников. Эти зазоры по длине валков уменьшались в своем сечении (рис. 135, 136).

Рис. 135. Прокатные валки чистовой клети для получения профиля рельса (XIX в.)

Рис. 136. Трехвалковая прокатная клеть (1-я пол. XX в.)

Тем временем с другой стороны клети вместо болванки буквально вылетел длинный и довольно толстый стержень. Его сдвинули в сторону, откатили по роликам в исходное место перед клетью и снова завели его конец в зазор между валками. Но это был уже другой зазор меньшего сечения, и находился он рядом с первым. С обратной стороны выполз более тонкий стержень. Его снова вернули на прежнее место, и все повторялось до тех пор, пока не получилась длинная и тонкая плеть.

Полученную плеть направили к другой прокатной клети, в которой профиль зазоров между валками был фасонным. Он тоже был переменным по длине валков и в самом конце в точности соответствовал профилю готового изделия. На второй клети процесс проходил подобно тому, что было на первой. Спустя несколько минут уже готовый рельс присоединился к сдвинутым в сторону ранее полученным изделиям.

– Это еще не все. После остывания рельсы выпрямляют и обрезают их концы, – сказал Магик, как будто речь шла об обыденном деле, но тут же напомнил: – Для обрезки рельса применяют дисковую пилу, которую мы показывали Жаку Бессону.

Дима кивнул головой и дал оценку увиденного:

– По-моему, нерационально возвращать заготовку все время на исходное место. Ведь это очень тяжелая работа.

– Процесс прокатки все время совершенствуют, а это всего лишь один из первых рельсовых станов. В 1871 году американский изобретатель А. Холлей предложил прокатную клеть с тремя валками. В ней верхний и нижний валки вращаются в одну сторону, а средний – в другую сторону. Поэтому заготовку при движении вперед пропускают между нижним и средним валками, а при движении назад – между верхним и нижним валками. Но при этом перед станом пришлось устанавливать подъемные столы с роликами. По данной схеме многие прокатные клети выпускали и в XX веке. Здесь показана конструкция одной из них, – Магик спроецировал на стену изображение клети. – Двухвалковые клети при этом не потеряли своей значимости, к тому же в 1880 году английский инженер Д. Рамсбот предложил реверсировать вращение валков. Процесс получился таким же, как в трехвалковой клети, но валков осталось всего два.

Получение труб

Дима вспомнил, что они еще не познакомились с процессом изготовления трубок для котлов. Он решил, что здесь все будет намного проще, но Магик его разочаровал:

– Изготовление труб или трубок – довольно сложное дело, во времена Стефенсона еще было далеко до их прокатки. Трубку формовали из тонкой полосы кузнечным способом. Сначала края горячей полосы сворачивали в коническую трубку, а затем заготовку протягивали сквозь отверстие в специальном приспособлении. Кроме того, что трубка принимала цилиндрическую форму, края заготовки, перекрывающие друг друга, при этом сваривали.

Рис. 137. Изготовление прямошовной трубы из полосы (нач. XIX в.)

– Магик, а в наши дни трубки делают иначе? – уточнил Дима.

– К концу XX века было придумано много способов изготовления труб, но данный способ продолжают применять, хотя оборудование для него претерпело изменения, – сказал Магик и стал давать пояснения по заранее подготовленным иллюстрациям: – Если раньше кузнец манипулировал щипцами, то в современном процессе человек почти не участвует. Несколько пар профилирующих валков (роликов) образуют из полосы трубу довольно точной формы, кромки полосы прижимаются друг к другу Все это происходит в горячем состоянии, и прижатые кромки сплавляются. Образуется малозаметный стык, после чего калибрующие ролики придают трубе точную цилиндрическую форму.

А вот еще один способ, практически повторяющий получение труб в кузнечном процессе, но здесь полоса уже сворачивается в трубку роликами. Затем образованная таким образом трубка протягивается сквозь волоку. При этом внутрь трубки вставлена цилиндрическая оправка (рис. 137, 138, 139).

Рис. 138. Изготовление трубы из полосы и ее калибровка (придание точной формы) при протягивании через волоку (2-я пол. XX в.)

Рис. 139. Изготовление прямошовной трубы (2-я пол. XX в.) по усовершенствованному способу американца Моона (1932 г.)

В начале и середине XIX века изготовление трубок осуществляли в основном сворачиванием из полосы с последующей кузнечной сваркой кромок. В 1885 году был предложен оригинальный способ прокатки бесшовных труб. Значимость его столь велика, а замысел столь необычен, что, думаю, стоит встретиться с его изобретателями. Итак, мы уже в Германии, в городе Ремшайде, на крупнейшем трубопрокатном комбинате.

Наши друзья оказались в просторном цехе, где было довольно жарко, по роликовым конвейерам светились и ползли раскаленные заготовки, повсюду виднелись установки непонятного назначения. К одной из таких установок Магик направил Диму и Робика.

Дима остановился и как зачарованный стал наблюдать за процессом прокатки. Сплошная, раскаленная добела заготовка втягивалась между рифлеными поверхностями вращающихся валков со скрещивающимися осями. С обратной стороны валков выползала уже готовая труба, почему-то большего диаметра, чем сама заготовка. Процесс шел очень быстро. Рабочие, ловко выдернув из трубы дорн (стержень с конусным наконечником), откатили трубу в сторону и подготовили стан к следующему циклу (рис. 140).

Винтовую прокатку труб предложили братья Маннесманы

Рис. 140. Прошивка в заготовке отверстия дорном по способу Маннесманов (Германия, 1885 г.)

Дима так увлекся, что не заметил, что Магика нет рядом, и лишь после его появления в сопровождении двух господ средних лет оторвался от наблюдения за процессом.

– Это мои друзья: Дима – молодой человек из XXI века и Робик – интеллектуальный робот, как и я, – Магик представил друзей хозяевам завода. – А это братья Рейнхард и Макс Маннесманы – знаменитые изобретатели винтовой прокатки труб, и они готовы ответить на твои вопросы, Дима.

У Димы после всего увиденного возникло много вопросов:

– Как же вам пришла мысль осуществить такой процесс, здесь решение явно не очевидное? – спросил он.

Братья переглянулись, и Рейнхард, видимо по праву старшего (на один год), стал объяснять:

– Занимаясь обжатием круглой заготовки (рис. 141), мы заметили, что внутри ее образуется полость, которую можно увеличивать, если при этом заготовку перекатывать. А дальше совсем просто, достаточно по всей длине прошить ее дорном.

Рис. 141. Физическая картина течения материала при обжатии круглой заготовки(радиальном периодическом сжатии и последующем повороте)

Макс обобщил слова брата:

– Заготовку нужно обжать, сообщить ей вращение и продольное движение, а если сложить эти два движения…

– То получится винтовое движение, – догадался Дима.

– А дальше мы вспомнили про фрикционную винтовую передачу (рис. 142), и результатом явилось это изобретение.

Затем Магик, используя рисунок (рис. 143), обобщил все сказанное и рассказал, как в последующем развивался метод Маннесманов. Дима не заметил, как они оказались на улице, а братьев-изобретателей больше не было рядом.

Рис. 142. Винтовая фрикционная передача

Рис. 143. Изготовление (прокатка) труб (2-я пол. XX в.) по способу Маннесманов с использованием гладких конусных валков и профилирующего упора

– Нам еще нужно изучить волочение проволоки и трубок, а затем заняться обработкой металлов резанием, – Магик сообщил о плане их дальнейшего путешествия.

Волочение проволоки и труб

– Зачем нам нужна какая-то проволока, да еще и волочение? Разве нет более важных тем? – удивился Дима.

На что Магик заметил:

– Знаешь ли ты, что электрических проводов требуются миллионы километров?

– Но ведь мы изучаем историю техники, а не проблемы современной техники, – возразил Дима.

– Уже в XIX веке весь мир был окутан телеграфными проводами. Их протяженность в 1866 году составляла 284 тыс. км, а в конце века достигла 1 млн 830 тыс. км. Затем потребовалось очень много проволоки для электродвигателей и электротрансформаторов. Да что я говорю, вспомни, из чего делали и делают, например, разного рода сетки и сита, пружины, арматуру для железобетона и стальные канаты, – Магик не стал больше убеждать Диму в важности темы, а просто показал ему одну картину из прошлого (рис. 144). – Видишь, здесь мастер протягивает через сужающееся отверстие проволоку, и она становится тоньше. Это делается с помощью водяного колеса и кривошипно-ползунного механизма. Причем мастеру требуется только переставлять на проволоке захватное устройство, а оно, движимое гибким шатуном, шаг за шагом продраивает проволоку через отверстие.

Рис. 144. Волочение проволоки из железа (XV в.)

Рис. 145. Волочение проволоки из золота или серебра (XV в.)

Рис. 146. Принципиальные схемы волочения (XX в.

А здесь (рис. 145) проволоку из более мягкого металла (серебра или золота) вручную протягивают через отверстие.

Первый промышленный волочильный стан был создан в 1871 году в Англии. Не вдаваясь в подробности дальнейшего постепенного совершенствования процесса, можешь посмотреть схему современной волоки (рис. 146). Остается только предусмотреть непрерывное или шаговое протягивание и наматывание проволоки, а как уменьшить диаметр трубок, также показано на рисунке.

После этого Магик сообщил, что сейчас они вернутся в Англию в начало XIX века.

Генри Модели и Джеймс Несмит

Они оказались перед кирпичным зданием, вывеска на стене которого свидетельствовала о том, что оно принадлежит Генри Модели. Но что это – стена как по волшебству стала прозрачной, и они увидели огромную паровую машину Уатта (рис. 147), указав на которую Магик заметил:

– Если Ползунов применил пароатмосферную машину для привода двух установок, то здесь паровая машина используется для привода десятков станков и агрегатов.

Рис. 147. Паровая машина на заводе Генри Модели

Дима с сомнением покачал головой, а Магик продолжил:

– Паровая машина непрерывно вращает длинный вал, установленный вдоль всего цеха. На валу закреплены шкивы доменных передач – для каждого станка своя передача.

– Понятно, но ведь режим работы у каждого станка свой, – засомневался Дима.

– Здесь для удобства работы по такой схеме предусмотрена возможность отключать любой станок от общего приводного вала. Для этого достаточно сдвинуть ремень с приводного шкива на свободно вращающийся. Данная разветвленная схема передачи движения будет применяться повсеместно на заводах и фабриках до начала XX века, пока не начнут внедрять индивидуальный электрический привод для каждого станка, а в последующем и для каждого агрегата.

Генри Модели – изобретатель токарно-винторезного станка с «самоходным суппортом» и основоположник машиностроения

Тем временем наша дружная компания оказалась внутри цеха. Их сразу же поразило множество станков, установленных один за другим. У каждого станка стояли тележки с заготовками и готовыми деталями. Практически на всех станках кипела работа, и, как заметил Дима, рабочие все делали неспешно, но слаженно.

Навстречу им по проходу между станками шли, оживленно разговаривая, два господина. Один из них, высоколобый, с одутловатыми щеками и проницательным взглядом, пожилой мужчина, тяжело ступая, шел впереди. Чуть приотстав, с бумагами в руках легкой походкой двигался вихрастый молодой человек. Увидев незнакомцев, они остановились, рассматривая Магика и Робика, не обращая никакого внимания на Диму.

– Интересные компактные механизмы и, кажется, выполненные с высокой точностью, – наконец произнес старший господин.

Молодой человек покачал головой и сказал, что ему непонятно, откуда они могли взяться, ведь никто из известных ему механиков не мог создать подобное.

– Вы же знаете, что изготовлять детали и механизмы точнее, чем у вас, пока не способен никто, – сказал он, обращаясь к старшему.

На что Магик только рассмеялся:

– Вряд ли стоит рассуждать о наших создателях, так как мы явились из XXI века, чтобы познакомить этого молодого человека с основателем станкостроения Генри Модели.

– Так это я и есть, – представился старший, – а это мой лучший ученик и помощник Джеймс Несмит.

Магик был в восторге:

– Вашего ученика ждет великое будущее. С ним мы намерены встретиться лет через двадцать, тогда ему будет что показать нам. А вас, господин Модели, хочу заверить, что Джеймс Несмит не только сам создаст великолепные изобретения, но и будет прославлять своего учителя.

Они подошли к длинному ряду станков, и Модели обратил внимание своих гостей на два отличающихся друг от друга станка (рис. 148). На одном из них шла интенсивная работа.

Рис. 148. Станки Генри Модели (нач. XIX в.

Мастер старался изо всех сил, вытачивая деталь. Пот с его лица лился градом, а он не мог оторвать рук от длинного резца, иначе вытачиваемая деталь могла быть испорчена.

Зато за другим станком молодой человек стоял спокойно, а деталь на нем обрабатывалась как бы сама собой. Мастер лишь иногда поворачивал рукоятки на суппорте, который непрерывно полз вдоль вращающейся заготовки.

– Эти два станка установлены рядом специально, чтобы, показывая их гостям, демонстрировать преимущества моего станка с самоходным суппортом. Кроме того, начинающий токарь должен сначала поработать на старом станке, на котором нет суппорта, а есть только подставка для резца. Кстати, все остальные станки в этом цеху тоже имеют самоходный суппорт. Хочется отметить и высокую точность изготовляемых деталей, которая старыми мастерами прошлого века достигалась только благодаря их искусству. С помощью самоходного суппорта удалось делать детали настолько точными, что появилась возможность их взаимозаменяемости. Например, если винты мы изготовляем на одном станке, а гайки – на другом, то любой винт должен подходить к любой гайке. В самом начале нам пришлось выпускать большое количество блоков для всего корабельного флота, при сборке которых каждую втулку можно было вставить в соответствующее отверстие блока, с легкостью соединяя другие детали. Благодаря точности обработки деталей удалось создать сборочную линию для довольно сложного механизма замков.

– Не совсем понятно, почему суппорт сам ползет по направляющим, – выслушав изобретателя, решил уточнить Дима.

Изобретатель на мгновение задумался, как бы попроще объяснить. На помощь пришел его ученик: он развернул лист бумаги, на котором была изображена схема станка, и кратко пояснил:

– Суппорт перемещается вдоль направляющих благодаря ходовому винту. Вращение винту сообщается с помощью зубчатой передачи, установленной между винтом и заготовкой или шпинделем станка. Поэтому между скоростью вращения заготовки и движением резца существует строгое соответствие. Благодаря этому при нарезании винтов мы можем быть уверены в постоянстве шага резьбы и что все нарезаемые винты будут одинаковыми.

– Так что же, можно нарезать винты только одного размера? – спросил Дима.

Несмит с удивлением отметил про себя сообразительность юноши и продолжал:

Нарезание зубчатых колес – еще более сложный процесс, чем нарезание винтов

– Мы можем нарезать различные винты, используя набор из двадцати восьми зубчатых колес с числом зубьев от 15 до 50.

– А можно ли на этом станке получать гладкую поверхность? – неожиданно спросил Дима.

Несмит же спокойно отвечал:

– Даже при обработке гладкой поверхности резец движется по винтовой линии в результате сложения вращения с линейным движением. Только в этом случае нужно очень медленно перемещать резец, и одной пары шестерен недостаточно, нужна целая система зубчатых передач. В принципе это возможно, но пока осуществимо лишь при ручном перемещении суппорта, вращая рукоятку. Зубчатые колеса мы также делаем на нашем заводе. Для этого нам пришлось перенять опыт мастеров часовых дел. Но у них иные требования к зубчатым передачам: в часах почти не играет роли профиль зубьев, а важно их количество и точное расположение. Математики еще в конце XVII века определили, что для точного вращения профиль зуба должен быть циклоидальным,[2]2
  Циклоида – линия, которую описывает точка колеса, катящегося без проскальзывания по плоской поверхности.


[Закрыть] – тут Несмит развернул второй лист бумаги и пояснил (рис. 149, 150): – Здесь фреза, изготовленная очень опытными мастерами, вырезает впадину между зубьями в соответствии с требуемым профилем. Затем с помощью делительной головки заготовку поворачивают точно на один угловой шаг[3]3
  Угловой шаг – угол между двумя радиусами, проходящими через два соседних зуба.


[Закрыть] и вырезают следующую впадину.

Рис. 149. Нарезание (фрезерование) зубьев зубчатого колеса на станке (рисунок Джеймса Несмита, 1841 г.)

Рис. 150. Один из современных методов нарезания зубьев (известен с кон. XIX в.)

Дима обратился с общим вопросом к своим собеседникам:

– Вот вы все время говорите о резцах и фрезах. Они конечно же тверже тех деталей, которые ими приходится обрабатывать. А как их изготовить, какие инструменты и материалы приходится использовать для этого?

Модели отметил, что резцы и фрезы они делают из закаленной стали, а шлифовать их приходится с помощью вращающегося круга из абразивного материала. Шлифовальный станок очень прост, и поэтому качество обрабатываемых на нем изделий зависит от искусства мастера.

Магик согласно кивнул головой и добавил:

– Пройдет немногим больше ста лет, и появятся различные еще более твердые материалы, чем закаленная сталь. Не только инструменты, но и валы, и зубчатые колеса придется шлифовать. Да и требования к точности обработки возрастут, и без шлифования не обойтись при изготовлении не только мелких, но и крупных деталей.

Магик спроецировал изображение большого шлифовального станка (рис. 151) и пояснил, что принципиальная схема здесь та же, что и токарного станка уважаемого изобретателя Модели, но вместо резца установлен шлифовальный круг, и все действия выполняются только с помощью приводов, без участия человека.

Рис. 151. Шлифовальный автоматический станок для обработки длинномерных деталей с высокой точностью (кон. XX в.)

Модели засомневался:

– Так что же, ваши приводы могут сами думать?

– Нет, не могут, но я сказал «действия», а человек задает программу этих действий с помощью специальных автоматических устройств.

Джеймс Несмит – знаменитый изобретатель парового молота

Магик на этом завершил свои объяснения, поблагодарил Модели и Несмита за интересную беседу. Дима заметил, что оба изобретателя прошли вперед, о чем-то оживленно разговаривая. Они уже забыли о встрече с гостями из будущего.

И вот друзья уже стоят перед воротами громадного заводского цеха среди большого количества собравшихся здесь людей. На роскошных колясках подъезжали богато одетые люди.

Мужчины в черных фраках, женщины в пышных белых платьях ступали прямо из колясок на устилавший дорогу ковер.

– Магик, ты, наверное, ошибся, и мы попали не на производство, а на какой-то праздник, – заметил Дима.

На что Магик спокойно ответил:

– Не спеши с выводами, просто мы попали на презентацию парового молота, изобретенного Джеймсом Несмитом, и через несколько минут здесь соберется вся лондонская знать.

Войдя в цех с противоположной стороны, Дима решил, что они попали в ад.

Грохот и чад сопровождали их на каждом шагу, и все вокруг было покрыто копотью. На них никто не обращал внимания. В громадной печи полыхал огонь. Послышались чьи-то команды, и десяток рабочих громадными клещами слаженно и быстро захватили раскаленную болванку и, вытащив ее из печи, положили на платформу тележки. Затем они, так же слаженно действуя, подкатили тележку к молоту, походящему на громадный молоток, который с большой частотой наносил удары по раскаленной болванке. Рабочие с трудом успевали ее поворачивать. При каждом ударе сыпались искры, и заготовка постепенно принимала форму цилиндра.

Рис. 152. Паровой молот Джеймса Несмита (Англия, 1842 г.)

Магик сказал, что им нужно спешить на презентацию, которая вот-вот начнется. Они быстро пошли к выходу и на ходу Дима заметил краны, перемещавшие заготовки. Наконец, они присоединились к толпе приглашенных господ и постарались протиснуться поближе к новому молоту (рис. 152). Размеры его превосходили все ожидания. Он напоминал собой вросшего в землю гиганта с широко расставленными ногами. На площадке, приделанной к одной из ног, стоял сам изобретатель. Это был уже не тот вихрастый юноша, с которым они встречались у Модели, а солидный и уверенный в себе мужчина. Несмит объявил, что он пригласил сюда столь уважаемых гостей, чтобы продемонстрировать возможности нового парового молота:

– Я получил заказ изготовить гигантский вал диаметром 750 миллиметров для самого большого в мире парохода «Великобритания». Ни один из существующих молотов не способен отковать заготовку такого размера. Поэтому было решено создать молот не только крупный, но и более мощный и точный. Конструктивно молот прост: паровой цилиндр непосредственно (без каких-либо механизмов) поднимает тяжелую ударную часть (бабу с бойком) и бросает ее с большой высоты. Этот молот самый послушный (рис. 153), он может ударять с любой силой, а остановить ударную часть я могу на любой высоте. Дело в том, что пар из цилиндра можно выпускать как быстро, так и медленно, тем самым регулируя скорость падения ударной части. Я вам приготовил сюрприз.

Рис. 153. Механическая система управления автоматическим паровым молотом Джеймса Несмита (1843 г.)

Несмит повернул рычаг управления, и ударная часть поползла вверх по направляющей. Затем изобретатель поставил на рабочий стол молота хрустальную рюмку и вложил в нее сырое яйцо, выступающее над краями рюмки. Затем он слегка нажал на рычаг, и ударная часть полетела вниз. Присутствующие ахнули. Но в какое-то мгновение Несмит отпустил рычаг, и тяжелая баба массой 2,5 тонны остановилась на высоте 10 сантиметров от поверхности стола.

Когда ударная часть была опять поднята вверх, раздались аплодисменты: на рабочем столе целехонькой стояла рюмка с разбитым яйцом.

Дима спросил Магика:

– Не можем ли мы подойти к изобретателю и поговорить с ним?

Магик задумался и сказал:

– Я решил немного пофантазировать и совместить с этим событием некоторые другие, которые произойдут позже, но в несколько измененном виде.

Обстановка слегка изменилась, а Несмит как ни в чем не бывало продолжал свою речь:

– Это еще что! Молот может работать в автоматическом режиме.

Рабочие подкатили на тележке небольшую болванку и положили ее под ударную часть. Несмит повернул какие-то рычажки, ударная часть опустилась.

Послышался негромкий удар, а затем удары посыпались один за другим. Рабочие успевали только поворачивать заготовку, чтобы придать ей круглую форму. Несмит еще повернул слегка рычажок, и удары стали совсем слабыми, а затем боек стал только слегка касаться заготовки, не нанося ударов. Рабочие ловко переложили на тележку заготовку и откатили ее. Опять послышались аплодисменты, но изобретатель на этом не успокоился и обратился к присутствующим:

– Не желает ли кто на время одолжить карманные часы, чтобы еще больше убедиться в точности работы моего молота?

Вперед вышел какой-то господин, достал из кармана золотые часы, украшенные бриллиантами, и вручил их изобретателю. Несмит быстро положил часы на рабочий стол, пока тот не передумал, и запустил молот. Ударная часть остановилась на небольшой высоте и стала довольно часто опускаться вверх-вниз. Изобретатель стал аккуратно двигать рычажки управления, и все увидели, как ударная часть, продолжая подниматься и опускаться, все больше приближалась к часам, пока до них не осталось несколько миллиметров. Издалека казалось, что она уже молотит по часам. Чтобы не шокировать далее владельца часов, Несмит остановил молот и извлек целехонькие часы.

Магик шепнул Диме на ухо, что этот прием опытные мастера в дальнейшем будут показывать своим ученикам еще не раз. Но вот, наконец, изобретатель освободился, и друзья подошли к нему. Как ни странно, он их узнал и повел в свой кабинет. Дима успел спросить:

– Как все-таки вам пришла в голову мысль создать такой прекрасный молот?

Несмит открыл книгу и показал рисунок:

– Смотрите, это молот, изобретенный еще Жаком Бессоном (рис. 154).

Рис. 154. Ковочный молот Жака Бессона с ручным приводом (1560 г.

– Да мы с ним встречались, но молота не видели, – Дима вспомнил обещание Магика показать молот Бессона.

– Видите штыри на вращающемся валу? Они поднимают рычаг – большой молоток. Когда молоток соскакивает с них, то ударяет по заготовке, лежащей на наковальне. Этот принцип действия был заложен и в последующих конструкциях. А то, что вы видите сейчас, – типовое решение кулачкового молота (рис. 155). Прежде получалось так, что при использовании паровой машины сначала возвратно-поступательное движение преобразуют во вращательное, а затем вращательное движение преобразуют в возвратно-поворотное. Кстати, в молоте самого Джеймса Уатта (рис. 156) тоже довольно сложная схема преобразования движения. В такой сложности нет никакой необходимости. Вот я и решил исключить промежуточный механизм, а что из этого получилось, вы уже видели.

В приводе молота ведомым звеном является рычаг, на конце которого установлен боек. Боек поднимается благодаря паровому двигателю, а опускаясь под действием силы тяжести, совершает удар.

– Как вам удалось автоматизировать процесс ковки? – спросил Дима.

– До автоматизации всего процесса ковки, думаю, еще далеко, я же просто поставил регулируемые упоры, которые в нужном месте переключают движение парораспределителя, требуется лишь отрегулировать этот механизм.

Рис. 155. Ковочные кулачковые молоты (XIX в.)

Рис. 156. Паровой молот Джеймса Уатта (1784 г.)

Рис. 157. Паровой молот двойного действия (кон. XIX в.)

– Вы создали действительно замечательный молот. Пройдет всего несколько лет, и это изобретение завоюет мир. Более того, его будут непрерывно совершенствовать. Ваш современник Делен предложит впускать пар не только в нижнюю полость цилиндра, но и в верхнюю полость, тем самым не надо будет больше увеличивать массу ударной части, чтобы усилить удар. Ваш молот успешно будут применять как для ковки, так и для штамповки, – Магик показал при этом молот (рис. 157) гораздо больший, чем у Несмита, и рассказал, как на нем будут штамповать вагонные колеса уже в конце XIX века, но Дима прервал его:

– Ты забыл объяснить, чем штамповка отличается от ковки, а ведь я в этом пока не разбираюсь.

– Вспомни, как Нартов штамповал монеты и медали на винтовом прессе. Здесь происходит нечто подобное. Для изготовления вагонного колеса берут две части штампа – верхнюю и нижнюю (рис. 158). Внутренняя полость соответствует форме колеса. Требуется, подняв верхнюю часть, вложить раскаленную заготовку и несколькими ударами молота прижать верхнюю часть к нижней. Когда обе части сомкнутся, размягченный металл равномерно заполнит внутреннюю полость между частями штампа. После остывания остается только вытолкнуть штампованное изделие из формы, – Магик закончил объяснение процесса.

Рис. 158. Штамповка вагонных колес (кон. XIX в.)

Рис. 159. Ковочный кран и ручной кантователь (кон. XIX в.)

Изобретатель утвердительно кивал головой, да и Диме стало все понятно. Он решил, что пора переходить к другим изобретениям, но у Магика вдруг возник вопрос:

– Молот-то хорош, но что вы делаете, чтобы облегчить труд рабочих, которым нелегко обращаться с тяжелыми заготовками, да еще при такой жаре?