Читаем Юный техник, 2005 № 10 полностью

И наконец, еще одна область, где с успехом используются взрывные технологии, — сварка. Да-да, не удивляйтесь, кроме всем известного «способа соединения деталей расплавлением» с помощью газа или электрической дуги, специалисты ныне все чаще прибегают к сварке взрывом.

Одними из первых, по словам Крюкова, ее начали применять в нашей стране специалисты Сибирского отделения РАН. Потом эстафету подхватили специалисты из других НИИ, лабораторий, университетов… И сейчас этот способ используют в самых различных случаях.

— Вот, скажем, однажды для самолетного радара потребовалось создать своеобразные соты из металла — сварить вместе 1300 шестиугольных медных ячеек с толщиной стенки в 50 микрон и размером отверстия 0,7 мм. Технологи только развели руками — такую работу не может выполнить даже ас-сварщик.

Тогда за дело взялся взрыв. Из алюминиевого прутка нарезали 1300 кусочков, покрыли их с помощью гальванопластики медной пленкой, сложили вместе в жгут и поместили в толстостенную медную трубку. Затем обмотали трубу пластиковой взрывчаткой и произвели взрыв. Его сила намертво сварила вместе заготовки. Оставалось вытравить реактивами алюминиевую сердцевину, и изящное «микросито» было готово.

Сейчас подобные ювелирные операции проводятся на десятках производств. Скажем, на той же кафедре, где работает Д.Б.Крюков и его коллеги, технологии ударно-волновой обработки материалов, защищенные тремя десятками патентов, используются, например, для изготовления деталей из керамического и металлического порошка, сварки взрывом алюминия с медью, никелевыми сплавами, титаном. Вообще взрыв позволяет соединить вместе самые невероятные сочетания металлов и сплавов, позволяя получать биметаллические композиции для различных приборов и агрегатов.

Разработана математическая модель происходящих процессов, позволяющая производить компьютерное моделирование той или иной операции еще до того, как она будет осуществлена на практике, оценить ее результаты.

В некоторых случаях современные технологии пускают в ход вместо взрывного пресса даже… пушку. Только не совсем обычную. Взрывается в ее стволе опять-таки газовая смесь ацетилена с кислородом, а выстреливаются с большой скоростью крупинки металлического порошка. При ударе о поверхность детали они расплющиваются в тончайшие полупрозрачные чешуйки и намертво пристают к поверхности детали. Так в течение тысячных долей секунды образуется покрытие, которое предохраняет поверхность детали от действия агрессивной среды, коррозии и истирания. А стоит такая обработка намного дешевле, чем химическое осаждение или гальванопластика.

Чем стабильнее и точнее часы, тем больше они подходят для использования в навигации, средствах связи или вычислительной технике. Именно поэтому часовых дел мастера многие тысячелетия совершенствовали измерители времени, пройдя за это время путь от песочных и солнечных часов до часов атомных.

В принципе новые атомные часы не отличаются от тех, что были впервые предложены еще в 50-х годах прошлого века: они также отмеряют частоту перехода внешних электронов из одного энергетического состояния в другое и обратно, фиксируя при этом микроизлучение строго определенной частоты. Так, в 1967 году был принят стандарт секунды как отрезка времени, за которое атом цезия-133 совершит 9 192 631 770 таких квантовых переходов.

Первые атомные часы работали с точностью 10^-10 с, нынешние отмеряют время с точностью 10^-15 с, что дает ошибку на 1 секунду за 30 миллионов лет. Точность же атомных стронциевых часов, которые разработала в Университете Токио группа специалистов под руководством Хидетоши Катори, составляет 10^-18 с.

Для достижения такого результата японским ученым пришлось решить две проблемы.

Прежде всего специалистам известно, что атомные часы, работающие на изотопе стронция, можно создавать двумя путями: используя колебания отдельно взятого атома или заставить синхронно осциллировать, то есть колебаться, сразу несколько атомов.

Преимущество отдельного атома состоит в том, что его несколько проще оградить от внешних электромагнитных воздействий, которые влияют на частоту колебаний. Недостаток же такого подхода — в чрезвычайной трудности измерения высокочастотных вибраций единичной микрочастицы.