Как отливать невозможное.
Трудно сконструировать в наше время такую деталь, чтобы ее нельзя было изготовить.
Фрезы, с бесжалостным хрустом вгрызающиеся в заготовку, звенящие шлифовальные круги, рассыпающие бенгальский огонь багрово-оранжевых искр, мягко шуршащие полировальные ленты, бесшумные потоки электронов, выедающие в металле полости самой причудливой формы,—таков необъятный арсенал современной обрабатывающей технологии, способной превратить бесформенную ржавую глыбу в тончайшее стальное кружево, хитроумную ажурную конструкцию.
Весь вопрос только в том, во сколько обойдется изготовление такой конструкции.
И часто это обстоятельство становится решающим при выборе способа обработки. Так, детали сложной формы с достаточно толстыми стенками, например станины станков, корпуса редукторов, блоки моторов, почти всегда отливаются. Преимущества литья перед другими видами обработки — в быстроте, дешевизне, малом количестве отходов. Отливки могут весить от нескольких граммов до десятков тонн и заменять целые узлы из десятков деталей.
По этой причине все, что удается лить, льют — начиная от бронзовых статуй и кончая радиаторами водяного отопления.

Но у литья есть грозные противники — штамповка и сварка, которые стали вытеснять его с одной позиции за другой. Ахиллесовой пятой литейщиков оказались крупногабаритные тонкостенные детали-панели. Получить их литьем практически невозможно, а потребность в них неимоверная, ведь из панелей состоят кузова автомобилей, железнодорожные цистерны, газгольдеры, холодильники, крылья и фюзеляжи самолетов, обшивка речных и морских судов и многое другое. Единственный способ получения этих деталей — штамповка их из листа, сварка. Не говоря о том, что для больших панелей требуются уникальные многотысячетонные прессы, нам все равно не удается изготовить детали любой требуемой формы, например с переменной толщиной стенки.
Толщину, как правило, приходится выбирать по наиболее нагруженному месту, а это резко повышает общий вес детали. Увеличивается расход металла в целом по стране на миллионы тонн, ухудшаются эксплуатационные качества машин. К тому же довольно высока трудоемкость: после штамповки детали приходится варить, их «ведет», значит, опять подгонка, подгибка и т. д.

Всех этих недостатков нет у литья, но отлить деталь толщиной менее трех миллиметров, а длиной более 15 сантиметров до сих пор никому не удавалось.
Дело в том, что жидким металлом практически невозможно заполнить узкую щель литейной формы: огненная жидкость быстро охлаждается и затвердевает. Увеличивать напор бесполезно: одновременно растут гидравлические сопротивления, и положение не улучшается. А кроме того, затвердевший металл всегда должен соприкасаться с жидким, чтобы все время пропитывались зазоры, образующиеся между растущими кристаллами, иначе отливка получится рыхлой.

Находить простой выход из безвыходных положений — высшее изобразительное искусство...
Оно-то и помогло изобретателям Л. Никольскому и Е. Стебакову создать литейную форму, в которой узкую и длинную щель можно заполнять широкой струей.
Весь секрет в том, что форма раздвижная и состоит из двух половинок, скрепленных специальной осью.

Процесс литья весьма несложен. В раздвинутую форму из разливочного ковша заливают расплав. Створки немедленно начинают сближаться. Уровень расплава быстро повышается, заполняя всю внутреннюю полость формы, а излишек его выплескивается наружу. Теперь остается раздвинуть створки и вынуть готовую деталь.

Вот и все. Чрезвычайно просто, особенно если учесть, что конструкцию такой литейной машины легко сделать на любом заводе.
И результаты замечательные. Толщина детали может меняться от 1,5 до 4 миллиметров при длине 5 — 6 и ширине 2 метра.
Лить можно алюминий, сталь, чугун, жаропрочные сплавы практически любого состава.
Механические свойства отливки блестящие, внутренняя структура — мелкозернистая, точность размеров по толщине — полмиллиметра, чистота поверхности — в пределах IV класса. Отлитые панели настолько гибки, что их можно сворачивать в рулоны. Кроме того, никаким другим способом нельзя получить панели с густой сеткой ребер миллиметровой толщины и шестидесятимиллиметровой высоты, разбегающихся по любым направлениям.

Хотя технология и оборудование для литья выжиманием, как мы уже говорили, просты, физические явления, протекающие в стремительно движущемся металлическом расплаве, очень интересны. При сближении створок не весь металл поднимается кверху с одинаковой скоростью.
Струйки, прилегающие к боковым поверхностям формы, текут медленнее, струйки центральной части потока — быстрее.
Из-за этого газовые пузырьки и крупинки шлаков, засоряющие металл, начинают вращаться, смещаются к центру потока и сами собой выносятся из формы вместе с избытком расплава. Происходит так называемая автодегазация, улучшающая качество отливки.

Непрерывное повышение давления в жидком металле и механическое сжатие способствуют хорошей пропитке затвердевающих слоев.
Расплав как бы впрессовывается в зазоры между растущими кристаллами, уплотняя тело отливки, так что кристаллизация идет все время в движущемся потоке, идет последовательно, от стенок формы к ее центру. Нарастание толщины твердеющих корочек происходит тонкими слоями, что обеспечивает мелкозернистость структуры. Меняя скорость сближения створок, температуру литейной формы, можно управлять формированием отливки.

С точки зрения механики, поток расплавленного металла мало чем отличается от потока воды, масла или другой жидкости.
Поэтому для расчета литейных процессов здесь впервые удалось применить теоретические формулы гидродинамики.
Вычисленная скорость течения металла в отдельных точках литейной формы точно совпала с полученной опытным путем.
А опыты проводились так: в прозрачную модель литейной формы заливали глицерин или спирт со взвешенными в них цветными горошинками полистирола; процесс выжимания снимался на кинопленку, одновременно фотографировалась шкала секундомера.

Использование мощного математического аппарата и достижений гидродинамики вязкой жидкости позволит разработать методы отливки таких деталей, которые другим путем получить абсолютно невозможно.

С помощью литья выжиманием в авиационной промышленности, где требования к качеству деталей особенно высоки, уже изготовляют многие тонкостенные части самолетов, начиная от простых крышек, створок рулей, тормозных щитков и кончая сложными и ответственными наружными плоскостями крыла и элементов фюзеляжа. Стоимость их по сравнению с клепаными узлами снизилась в 6—8 раз.

Используя изобретение Стебакова и Никольского, можно приступить к отливке кузовов автомобилей, кожухов сельскохозяйственных машин, корпусов холодильников и других листовых деталей.