Népszabadság, 1984. március (42. évfolyam, 51-77. szám)

1984-03-20 / 67. szám

TUDOMÁNY L^UiiUllLll A LEGŐSIBB NYERSANYAG A MAI KUTATÁSBAN ÉS TECHNIKÁBAN Különleges kerámiák Mi az az anyag, amely egyaránt megtalálható a királyok asztalán és a mellékhelyiségekben, a különlegesen szép fényt árasztó díszkivilágítási lámpákban és a csípőprotézisekben, a falburkolatban és a lézerekben? A kérdés szinte beugrósénak látszik, pedig a válasz nagyon egyszerű: ez az anyag a kerámia. Legfeljebb az a csalafintaság a kérdésben, hogy a kerámia nagyon széles, sok értelmű fogalom. Részint így nevezünk bizonyos nyersanyagokból - a földkéreg elmállott rétegéből - készült anyagokat, részint így jelölünk bizonyos eljárással, technológiával készített, de egyébként nagyon különböző anyagokat. Az isten is agyagból formálta az embert Az agyag a legrégebben használt nyersanyag, fontosságát jól jelzi, hogy sok vallás mítosza szerint isten az embert agyagból formázta meg, majd lelket lehelt belé. Az agyag, vagyis a földkéreg legfelső rétegének elmállásából keletkezett anyag ugyanis szinte mindenütt és gyakorlatilag korlátlan mennyiségben megtalálható. Először csak különböző tárgyakat formáztak belőle, majd kiszárították őket, de később felismerték az égetés jelentőségét is. A kerámia szó eredeti, görög jelentése is erre utal: fazekasmesterséget jelent. A kerámiai ipar tehát társai közt a legősibb, amely azonban állandóan megújul, jóllehet a tudomány és a technika csak az utóbbi néhány évtizedben kezd behatolni a kerámiák szerkezetének titkába. Korábban a termelés majdnem kizárólag a tapasztalatokra épült. Ennek ellenére — vagy talán éppen ezért? — a kerámiaipari termékek skálája széles. Áttekinthetőség kedvéért két fő csoportba osztják őket, durva- és finomkerámiai termékekre. Az előbbibe tartozik a tégla, a cserép, a padlóburkoló lap, a kőagyag cső, a majolika. Ezek mind olcsóbb, kevésbé tiszta agyagból készülnek, és kiégetési hőfokuk is viszonylag alacsonyabb. A finomkerámiák csoportjába tartoznak a porcelánok, a félporcelánok és a fajansz, köztük az olyan nemes, kincset érő termékek, mint a herendi, a meisseni vagy a kínai porcelánok (bevezetőben a „királyok asztalára” utaltunk, nos, például az angol királynőnek is van herendi asztaliedény-készlete). A kerámia szó viszont jelent egy bizonyos meghatározott technológiát, műveletek sorát is: a nyersanyag aprítását, száraz vagy nedves formálását, szárítását, majd égetését. Mármost, a legkorszerűbb kerámiai termékekre talán meglepő módon az a jellemző, hogy anyaguk egyrészt nem kerámiai (kaolin, kvarchomok, földpát) anyag, másrészt előállításuk technológiája is többékevésbé eltér a kerámiaitól. Rendkívüli tulajdonságok, módszerek A vas- és acélolvasztó kemencék, az üveggyári kemencék béléséül használt tűzálló anyagok, amilyen például a cirkon és a magnezit, technológiailag a kerámiai iparhoz tartoznak ugyan, de már jó ideje elváltak tőle, mert felhasználásuk során rendkívüli követelményeket támasztanak velük szemben — például 1600 Celsius-fok fölötti hőmérsékleten kell működniük —, ennek következtében készítésük során is rendhagyó módszerekre van szükség. Vannak azután már jó ideje olyan kerámiai termékek, amelyek nyersanyagukat és előállításuk technológiáját tekintve egyaránt a hagyományos kerámiák és a tűzálló anyagok között helyezkednek el. Ilyenek például az autómotorokban használatos gyújtógyertyák. Ezeknek ugyanis nemcsak magas hőmérsékletet kell elviselniük, hanem hirtelen, lökésszerű felmelegedést is. A különleges kerámiák legrégebbi csoportja — ha értelme van itt régiről beszélni, hiszen mindössze két-három évtizedről van szó — az oxidkerámiáké. Oxidoknak azért nevezzük őket, mert különböző fémeknek (elsősorban az alumíniumnak) oxigénnel alkotott vegyületeiből állnak. kerámiának pedig azért, mert bár nem agyagból készülnek, de előállítási technológiájuk az a műveletsor, amely a kerámiai ipart jellemzi. Az oxidokat első lépésként egyszerűen a hagyományos kerámiaipar nyersanyagaihoz adagolták. Mit tudnak a korundkerámiák ? Magyarország legnagyobb ásványi kincse a bauxit. Az alumíniumgyártás közbeeső terméke a timföld, amely gamma-alumíniumoxid. Ezzel dúsították a kerámiai nyersanyagot, majd utóbb önállóan kezdték alkalmazni a mind nagyobb és nagyobb alumíniumoxid-tartalmú anyagot. A 95 százalék fölötti alumíniumoxid-tartalmú kerámiát korundkerámiának nevezik. A korundkerámiák bonyolult és kényes gyártási technológiájának itt csak két fontos mozzanatára utalunk. Az első az, hogy az egyre jobban eltér a kerámiai eljárástól, mert már a kiindulóanyag előállítása, illetve aprítása sem mindig a hagyományos módon történik, hanem például fémalumíniumból kémiai úton való „kivirágoztatással”. Erre azért van szükség, hogy az alapanyag szemcsenagysága nemcsak finom, hanem nagyon egyenletes is legyen, csak így lehet ugyanis elérni a kívánt szilárdságnak megfelelő tömörséget. A másik eltérő mozzanat az, hogy a formázás, sőt néha az égetés is más eljárással történik, nevezetesen porkohászati eljárással. Amikor az oxidkerámiák, elsősorban a korundkerámiák felhasználása megkezdődött, ez az eljárás még nem fejlődött ki, mára azonban csaknem általánossá vált. Az oxidkerámiák — pontosabban fémoxid-kerámiák — közül, mint már említettük, a legelterjedtebb az alumíniumoxid-kerámia, vagyis a korundkerámia. Felhasználási területe igen nagy, és napról napra nő. Áttekintése ilyen terjedelemben reménytelen vállalkozás volna, inkább csak ízelítőt adhatunk. A korundkerámia mindenekelőtt — magas hőállósága miatt — alkalmas rendkívüli igénybevételnek kitett tűzálló anyagok készítésére. Nagy tisztaságú fémek olvasztására használt olvasztótégelyeket készítenek belőle. De nélkülözhetetlen anyag a magas hőmérsékletek mérésére szolgáló különféle termoelemek védőcsöveinek készítéséhez is. Forgácsolás, elektronika Az anyagok gyakorlati keménységét egy tízfokú (Mohsról elnevezett) skálával fejezik ki. A legkeményebb a tízes, a gyémánt. Utána azonban — kilences keménységgel — mindjárt a korund következik. A gépiparban használnak olyan köszörűszerszámokat, amelyeknél a korundszemcséket kerámiai anyagba ágyazzák be, majd kiégetik. De készülnek korundkerámiából szerszámgépekhez vágósapkák is. Ezek háromszor keményebbek az edzett acélnál, rendkívül szilárdak, magas hőmérsékleten is kopásállók. Ilyen vágósapkákkal öntöttvas és nemesített acél esztergálása során egyaránt sokkal nagyobb vágási sebességet lehet elérni, ami a teljesítmény növeléséhez és a költségek csökkentéséhez vezet. A huzalipar is jól tudja hasznosítani a korundkerámiát: húzókúpok, húzókövek, húzógörgőkkészülnek belőle; egészen fél méter átmérőig terjedő huzal vezető elemek. Lehetővé teszik a húzási sebesség növelését, s egyúttal jobb lesz a huzal minősége is. A textiliparban a műanyag szálak készítésénél szükség van a szálakat kímélő sima felületű vezetőkre. A korund kiválóan alkalmas szálvezetők készítésére, mert felülete sima, rendkívül kopásálló, élettartama hosszú, és a szál anyaga nem károsítja. Használnak korundalkatrészeket olyan iparágakban — például a vegyiparban —, ahol a szivattyúk erősen maró, roncsoló anyagok hatásának vannak kitéve: meleg és agreszszív anyagokat keringtető szivattyúk csúszócsapágyai, mosogatógépek szivattyúinak vezető gyűrűi, vegyipari adagoló szivattyúk dugattyúi készülnek korunkból. A nagy tisztaságot kívánó élelmiszer - és gyógyszeriparban is nagyon fontos és hasznos anyag. A leggyorsabban fejlődő és legigényesebb iparágban, a híradás-technikai és az elektronikai iparban ma már nélkülözhetetlenek a korund kerámiai alkatrészek: az integrált áramkörökhöz alátétnek használják, de ebből az anyagból készülnek a burkolatok, védőbevonatok is az integrált kapcsolások elzárásához. Így mód van rá, hogy a csatlakozásokat a burkolatfalon légmentes megoldással vezessék ki. A mesterséges rubin és zafír Bizonyára kevesen gondolnak rá, hogy a zafír és a rubin, ez a két drágakő is voltaképp korund, csak az előbbi egy kristály, az utóbbit pedig egy másik anyag „szennyezi”. A korundnak ez a két mesterséges változata is sokoldalúan használható az iparban. A zafírból például lencsét vagy ablakot építenek olyan műszerekbe, amelyek magas hőmérsékleteknek vagy korróziónak vannak kitéve. 1960-ban dolgozták ki az áttetsző polikristályos korund készítésének módszerét. Ez az anyag ellenáll a nátriumgőzöknek még 1500 Celsius-fokon is, ezért nagynyomású nátriumgőzlámpákat lehet készíteni belőle. Ezek a lámpák kellemes, a napfényhez hasonló színű fényt bocsátanak ki, ugyanakkor 25 százalékkal kevesebb villamos energiát fogyasztanak. E lámpákat mind szélesebb körben ismerik nálunk is. Budapesten a Lánchíd és több főút ilyenekkel van kivilágítva. A rubin: króm-oxiddal szennyezett alumínium-oxid. Az olvadékból való egykristálynövesztés tette lehetővé a lézerekben használható rubinkristályok előállítását, a természetes rubin ugyanis erre a célra méretei és szerkezete miatt nem alkalmas. Igaz, ma már rubinlézeren kívül sokféle más lézert is alkalmaznak, de a mesterséges rubinegykristályok előállításának úttörő jelentősége volt. Szövetbarát anyagok A korundkerámia alkalmazása újabban fokozatosan átterjed a gyógyászatba is. Mind többet hallunk arról, hogy a bioanyagok — az élő szövetekkel együtt élni képes szövetbarát anyagok között teret hódítanak bizonyoskerámiák. Sok előnyük van itt is: nem korrodeálnak, kémiailag közömbösek, nem mérgezőek, nem izgatják, nem sértik a testszöveteket. Foggyökérprotézist már készítenek korunkból, ennek hazai bevezetése is küszöbön áll. Itt olyan alkatrészről van szó, amely a fogínybe beültetve szilárd alapja lehet a fogpótlásoknak. Még nagyobb érdeklődésre tarthatnak számot a korundból készült csípőforgócsont-protézisek. A rendszerint csípőficam miatt kikopott forgócsontot, illetve a vápát — amelybe illeszkedik — kitűnően lehet helyettesíteni korunddal, mivel felülete üvegsimaságú, a kopása csekély, teljesen közömbös az élő szövetek iránt, és természetesen azok is iránta. Rakétákban, atomerőművekben Amint a bevezetőben említettük, az oxidkerámiák a különleges kerámiáknak csak egyik csoportját alkotják, és még közülük is csak az alumíniumoxid-, a korundkerámia alkalmazásának felvázolására jutott helyünk. Még két dolgot azonban meg kell említenünk. Az egyik az, hogy más fémek oxigénvegyületeiből is készülnek kerámiák: magnéziumoxidból, nttriumoxidból, cériumoxidból, uránoxidból. Ezeket a legkorszerűbb ipari és tudományos területeken használják. Belőlük készítik például a rakétahajtóművek kifúvócsöveit, ahol olyan magas hőmérsékletet, olyan rázást, súrlódást, agresszív kémiai anyagokat stb. kell elviselnie a szerkezetnek, amire csak valóban különleges anyag képes. Egy másik oxidkerámia — az uránoxid — az atomerőművek „üzemanyaga”, a hasadóanyag, az urán 235-ös tömegszámú izotópja is ilyen formában van: ezeket a kis kerámialapokat rakják azurán fémburkolatba, és így helyezik be, illetve emelik ki az erőműből. Végül pedig még egy szót a különleges kerámiáknak azokról a fajtáiról, amelyek nem oxidok, ezekben a fém szénnel, nitrogénnel vagy borral alkot vegyületet, ezért karbidoknak, nitrideknek, boridoknak nevezzük őket. Pető Gábor Pál Oxidkerámiából készült alkatrészek. ÚJDONSÁGOK Hidrosztatikus erőátvitel kombájnon Gyakran igen nehéz viszonyok között dolgoznak a kombájnok, ezért legtöbb típusuk összkerékhajtású. Hagyományos elrendezés szerint a belsőégésű motor — szinte mindig dízelmotor — a sebességváltóműn keresztül egy osztóműnek adja át a nyomatékát, amely azt az áttételeknek megfelelően osztja meg a mellső és a hátsó futóművek között, és csuklós tengelyeken továbbítja a kerékagyakhoz, kerekekhez. Kétségtelen, hogy ez a megoldás sok mechanikai elemet, alkatrészt, egységet tartalmaz, s ez mind hibaforrás, és meglehetősen bonyolulttá teszi a kombájnt. Éppen ezért igyekeznek a konstruktőrök újfajta hajtási, erőátviteli módot találni. Az angol Sperry Vickers gyár a már régebben ismert hidrosztatikus technikát alkalmazza legújabb, 1116 jelű kombájnján. Ez azt jelenti, hogy a kombájn 57 kW teljesítményű dízelmotorja közvetlenül hidraulikus szivattyúkat hajt, amelyek nagy nyomású olajat hoznak létre. A nagy nyomású olaj hidraulikus motorokat működtet, s ezek rövid csuklós tengelyeken keresztül hajtják a kerékagyakba épített bolygóműveket, és így a kerekeket. Természetesen mindegyik kerékhez külön hidraulikus motor tartozik. A hidrosztatikus erőátvitel olcsóbb, és kevesebb javítást,, karbantartást kíván a hagyományosnál. A hidrosztatikus erőátvitelű angol kombájn. Kúpos darabok forgácsolása Sok műhelyben gondot okoz a kúpos felületek megmunkálása például esztergagépen. A szovjet krasznodari szerszámgépgyár ezért fejlesztett ki egy új készüléket. Ez 200 mm legnagyobb csúcsmagasságú régi esztergagépekre szerelhető fel anélkül, hogy kinematikájukat, vagyis hajtásláncukat módosítani kellene. Az itt felülnézetben mutatott készüléket az esztergagép (1) ágyára szerelik, a (3) csapágyház segítségével. E csapágyházon tolják keresztül a (4) csúszótengelyt, amelynek egyik végére a (2) ékszíjtárcsa kerül, míg a másikon az (5) csuklót és a (6) teleszkópkart találjuk. Az ékszíjtárcsa azután az esztergagép húzóorsójáról kapja hajtását. Az ékszíjtárcsa és a csúszótengely helyzetével lehet a szükséges ékszíjfeszességet beállítani. Ez az (5) csukló, a (7) tengelykapcsoló és a (2) ékszíjtárcsa közötti távolság beállítását teszi lehetővé. Az esztergagép orsójának bekapcsolása után e készülék a húzóorsó forgó mozgását a (8) késszán egyenes vonalú mozgásává alakítja át. Eközben a szupport keresztszánjának szöghelyzete a gép középvonalához viszonyítva változatlan marad. Ezzel a készülékkel a kísérletek szerint például St 45 acélnál 3 m/sec vágósebesség, 0,1 mm/ford. előtolás és 0,5 mm fogásmélység mellett IT 7 minőségi osztályt lehet elérni. A termelékenység növekedése 2—2,5-szeres. Kedvező, hogy kis, rossz felszereltségű fémmegmunkáló üzemek is gazdaságosan használhatják az egyszerű, egyenes vonalú kúpfelületek forgácsolására szolgáló készüléket. Az ötletes készülék működési vázlata. Adatfeldolgozással összekapcsolt hídmérleg Ma már nem elég, ha a hídmérleg egyszerűen kijelzi a mért tömeget, hanem az adatok kinyomtatására is szükség van, hiszen a „belég”, a mérlegelési tárca, jegy, dokumentum, amely kapukilépőként, elszámoló elismervényként stb. szerepelhet. Gondot okoz azonban, hogy a kinyomtató egységet általában nem lehet a mérés, kijelzés helyén felállítani. Ezért a kijelző és a kinyomtató között valamilyen összeköttetésnek kell lennie. A nyugatnémet EHP cég egy digitális hídmérleg továbbfejlesztésekor olyan vevőrészt dolgozott ki, amely lehetővé teszi a mérlegelési adatok rádión való továbbítását. A vevőrész a művezető irodájában vagy akár az expediáló részlegben is felállítható. A vevőrészbe épített papírnyomtató kiadja a mért tömegeket. Ezenkívül az egyedi mérlegelési adatokról tételes listát is készíthet, amelynek végén az összesített tömeget és a tételek számát szerepelteti. Nyomógombok segítségével pótlólag beadható a dátum, valamint két, maximum nyolcjegyű azonosítószám is Nagy előny, hogy a vevőrész elektronikus adatfeldolgozóhoz csatlakoztatható, amely így több hídmérleg adatait összesíti, tárolja. Az Óra- és Ékszerkereskedelmi Vállalat minden érdeklődőt szívesen lát tavaszi ékszer- és nemesfém-aukcióján Az aukciót a Pesti Vigadóban rendezzük, március 21-e és 29-e között. Az árverésre kerülő, antik és régiség jellegű, nemesfémből készült ékszereket és tárgyakat kiállításon tekinthetik meg az érdeklődők. * feS ÉKszet Mm .Y ^°CLM» ^ Kiállítás: március 21-től 27-ig, naponta 10-től 18 óráig (a megnyitás napján 15 órától), a Pesti Vigadóban. Árverés: március 28-án és 29-én, szerdán és csütörtökön 16 órától a Pesti Vigadó hangversenytermében.