Как подковать блоху

 

Изобрести и запатентовать

 

Гл.2.Как подковать блоху.

 

Однажды в лабораторию института, где я готовил свою диссертацию по контактной сварке, обратились специалисты одного из оборонных предприятий СССР. Предприятие это занималось изготовлением разных боеприпасов и в том числе изготавливало электрические детонаторы или электрозапалы. Это была пластмассовая колодочка с двумя никелевыми ножками, соединенными между собой тончайшей, толщиной от 11 до 30 микрометров проволочкой из нихрома, тоньше блошиной ноги, перекинутой от ножки к ножке в виде арочного моста, для чего перед присоединением перемычка слегка приподнималась в виде дуги. (толщина человеческого волоса 40-120 микрометров). При этом в готовом состоянии мостик должен иметь сопротивление 1-2 Ом, что определялось длинной этого мостика. Из-за микроскопического размера проволоки на предприятии ее не могли сварить с ножкой и поэтому использовали пайку. Но процесс пайки нихрома с никелем весьма нестабилен и ненадежен. И к тому же при растекании припоя длина мостика могла уменьшиться до размера, уменьшающего допустимый предел сопротивления, что приводило к его несрабатыванию. Поскольку большая часть мостиков накаливания использовалась в горновзрывных работах, при добыче угля или руды, то попав в топку, невзорвавшийся в породе заряд взрывался в топке котла. Это причиняло много вреда, предприятия несли убытки, как в материальном, так и в моральном плане. И вот эти товарищи, командированные привезли нам образец мостиков накаливания, которые были не паяные, а сварены контактной сваркой. Эти мостики были извлечены из сбитой американской ракеты в одной из зон конфликта. Мы обследовали американскую сварку, это была интересная, не знакомая для нас технология. И нам предстояло самим разработать и технологию, и оборудование. Обычный способ контактной сварки отпал сразу-нихром врезался в медь электрода и никакого нагрева не происходило. При малом усилии сжатия в слабом контакте между электродом и проволокой происходил пережог проволоки. При использовании твердых электродов из вольфрама или молибдена проволока вдавливалась в никель, и сварка тоже не получалась. И проследить за процессом визуально, с помощью микроскопа тоже не получается-слишком мал размер зоны сварки и она закрыта электродом. Но не изучив поведение свариваемого материала в динамике, трудно найти оптимальное решение. И тогда у меня возникла идея моделирования процесса, условно приняв за наиболее важный этап сварки тот, когда проволока достигает пластического состояния. Как она взаимодействует с плоским торцом никелевой ножки. Для этого я в качестве проволоки я взял пластилин, скатав его в виде круглого стержня диаметром 6-8 мм. В качестве макета плоского торца ножки использовал прозрачную стеклянную пластинку. Стекло позволяло наблюдать процесс деформации стержня с низу, как бы из зоны сварки. Ведь физика процесса деформации пластичных материалов аналогична. А чтобы весь процесс был более нагляден, я на пластилиновом стержне нанес продольные риски. Поверхность же стеклянной пластины в зоне контактирования со стержнем слегка припудрил белым порошком.  Макет электрода изготовил из мягкого металла, из свинца, т.к. его проще обработать в необходимую форму. Были использованы макеты электрода с самыми разными формами. И в итоге оказалось, что, если торец электрода расположен под некоторым углом к плоскости пластины, то в процессе сжатия стержень течет под наклонным участком торца электрода вдоль своей оси и одновременно сдвигает поверхность пластины. Происходит соединения материалов в твердой фазе. На реальных объектах это означает, что проволока не плавится, но размягчается, ползет, задирает окисные и жировые пленки торца ножки и образуются общие межатомные связи. И второй эффект от применения такого электрода оказался в том, что в процессе деформации привариваемая проволока, сползая в сторону второй ножки, поворачивается на угол, равный половине угла наклона торца электрода. Т.е. арка мостика образуется автоматически. А в итоге можно сказать, что подковать блоху нам тоже удалось. Все технологические разработки стали предметом моей кандидатской диссертации и завершились патентом на изобретение. Но уже вместе с конструкторскими разработками, сделанными мной для разных видов изделий этого назначения. Хотя впоследствии этот способ сварки нашел широкое применение в приборостроении для приварки ленточных микропроводников на дорожках печатных плат. Поскольку в этом случае работы носили восстановительный характер на уже готовых платах, то для этого был разработан и запатентован специальный инструмент-сварочный пистолет. Эта технология восстановления плат оказалась настолько удачной, что применялась на многих предприятиях приборостроения страны.