Об обработке металлов написано большое количество специальных
книг. В этой книге рассмотрены только те производственные процессы,
которые преобладают в постройке корпусов яхт.
Резание относительно тонкого листового металла, будь то нержавеющая
сталь или алюминий, можно осуществлять с помощью гильотины
(механические ножницы с падающим ножом) или ручными электрическими
ножницами при толщине листа до 6 мм из обычной судостроительной
стали, около 4 мм из нержавеющей стали и около 7 мм из
алюминиевых сплавов.
Листы толщиной до 4 мм из стали и 6 мм из алюминия режут также
мощными электрическими дисковыми пилами. Для резания алюминиевых
листов толщиной 10 мм и больше можно применять ленточные пилы со
специальными полотнами. Даже простую ручную пилу можно использовать
для резания этого материала. Стальные листы толщиной более 6 мм чаще
всего режут с помощью автогенной резательной горелки.
Автогенная резка - самый употребительный способ резания
судостроительной стали. Детали из более тонких листов часто вырезают
горелкой, если форма детали вследствие кривизны кромок не позволяет
этого делать ножницами. Алюминий и нержавеющую сталь резать
автогенным аппаратом нельзя. Эти материалы сильно плавятся и
слипаются. Если в качестве материала корпуса используется
нержавеющая сталь, то резание ее становится проблемой. Решение
задачи находят в резке с помощью плазмы.
Плазменный режущий аппарат - дорогостоящее оборудование, требующее
установки плаза на эту систему. Каждая деталь должна быть точно
вычерчена на искусственной пленке (фольге) (рис. 83). На эту пленку,
подготовленную на плазе, настраивают с помощью электронной клавишной
системы автоматически движущуюся головку для резания, которая по
чертежам на пленке с точностью до долей миллиметра вырезает одну
деталь или сразу несколько из сложенных пакетом листов. Эту
автоматическую режущую установку применяют только для нормальной
судостроительной стали. Но если надо резать алюминий или нержавеющую
сталь, то используют специальную охлаждаемую водой головку для
резания специальной смесью газа, благодаря чему достигается самая
высокая точечная концентрация температуры. Края разреза получаются
настолько чистыми, что почти не требуется их дополнительная
обработка, Современная верфь по постройке яхт, располагающая такой
установкой, имеет возможность особенно рационально строить яхты из
алюминия, так как исключается дорогостоящая и менее производительная
обработка кромок с помощью пил.
Гибку деталей из металла можно разделить на два вида. К первому
относятся все процессы гибки, при которых напряжение не превышает
предела текучести материала, а значит, нет остаточной деформации, и
материал после снятия нагрузки может, следовательно, еще пружинить.
Это касается обшивки корпуса яхт с двойной скулой, а также случаев,
когда продольные стрингеры рассчитаны так, что при их установке в
корпус не требуется деформации с напряжениями, превышающими предел
текучести. При таких условиях детали корпуса можно изготовлять с
относительно малыми затратами при помощи струбцин и вспомогательных
талей.
Гибка, при которой напряжения превышают предел текучести материала,
применяется в основном для изготовления шпангоутов и палубных
бимсов, труб для лееров и прочих палубных деталей.
Гибка шпангоутов для корпусов с круглоскулыми обводами и поперечной
системой набора относится к самым важным технологическим процессам
при постройке яхт. Методы гибки зависят от размеров яхт и профилей
шпангоутов. При серийной постройке благодаря соответствующим
устройствам можно добиться существенной экономии трудоемкости.
Самый простой вид гибки шпангоутов - вручную. При этом важно
применять для шпангоутов симметричные профили, фланец которых,
однако, должен быть таким широким, чтобы предотвратить потерю
устойчивости формы в процессе гибки. В качестве оборудования служат
две солидные стальные опоры, приваренные к неподвижной плите или
фундаменту. Расстояние между опорами настраивают соответственно
профилю шпангоутов. Рабочий, действуя шпангоутом как рычагом, подает
его вперед на 3-5 см, добиваясь получения нужной формы. После того
как на одной половине длины профиля шпангоута получена желаемая
кривизна, его переворачивают, чтобы точно так же согнуть другую
половину (рис. 84). При этом рабочий проверяет соответствие
полученной формы обводу шпангоута, начерченному на плазе. Неопытные
рабочие вынуждены гнуть шпангоутный профиль много раз. Специалистам
в этой области часто удается точная форма шпангоута уже после одной
примерки. Гнуть шпангоуты вручную можно для яхт длиной не более 10
м, так как при больших профилях уже не хватает физической силы.
Рис. 83. Для автоматического вырезания
деталей из стальных листов с помощью плазменной установки все детали
вычерчивают на пленке.
Рис. 84. Гибка Т-образного профиля
шпангоута.
Другой способ гибки шпангоутов - с помощью кувалды - широко
применяется на небольших верфях. Профиль укладывают на две
неподвижные стойки, отстоящие одна от другой на 20-30 см, и наносят
удары кувалдой посередине пролета профиля (рис. 85). Для такой
работы удобен симметричный Т-образный профиль, не имеющий
односторонних выступов или плоскостей. Физически сильные рабочие по
этому методу могут гнуть профили шпангоутов высотой примерно 50 мм
для судов длиной около 12 м.
В принципе этим методом пользуются и при постройке очень больших
яхт. В этом случае через горизонтально работающий гидравлический
цилиндр с соответствующим штампом, так называемый <боксер>,
пропускается профиль шпангоута между двумя регулируемыми опорными
точками. Для подобной гибки шпангоутов также необходим достаточный
опыт.
Рис. 85. Гибка профиля с помощью кувалды.
Гибка шпангоутов путем растягивания полок профиля - принципиально
иной метод придания желаемой формы шпангоутам и палубным бимсам.
Профилю шпангоутов любых размеров ударами кувалды или давлением
гидравлических силовых прессов можно придать форму с положительной
кривизной. Так как палубные бимсы всегда имеют положительную погибь,
а у шпангоутов современных яхт отсутствуют S-образные изгибы, то
такой метод гибки применим и для шпангоутов и для бимсов. Нужна
только солидная наковальня и кувалда средней тяжести. Небольшие
вмятины на профиле бимса или шпангоута в этом случае не являются
техническим недостатком. Если для постройки используют
несимметричные профили, например угольники, то после гибки методом
растяжения профиль необходимо отрихтовать по плоскости. Это делают
обычно несколькими ударами кувалды по профилю, уложенному на
металлической плите.
Пространственная гибка (деформирование) означает деформацию более
чем в одном направлении и применяется для неразвертывающихся на
плоскость поверхностей. Постройка любой яхты с круглоскулыми
обводами предполагает деформирование металла в значительной степени
для наружной обшивки и иногда также для палубы и надстройки.
Судостроители заинтересованы в том, чтобы все гибочные работы
производились в холодном состоянии. Если это невозможно, то,
следовательно, конструктор в своей работе не учитывал свойства
материала.
На плазе, используя особые методы с припусками на растяжение и
сжатие, выполняют развертку таких геометрически неразвертываемых на
плоскости поверхностей, из которых вырезают листы наружной обшивки.
Следует заметить, что точная развертка отдельных листов наружной
обшивки на плазе проводится далеко не каждой яхтенной верфью.
Развертку листов, как правило, выполняют прямо на борту по
установленному набору шпангоутов. Для этого к набору временно
прикрепляют контуры будущего листа, собранного из тонких
перекрестных реек, и, сняв его затем, получают шаблон в развернутом
виде. Приложив шаблон к стальному листу, переносят на него контуры
листа обшивки. Так как при этом методе трудно обеспечить высокую
точность, часто производят обшивку корпуса с перекроем листов по
пазам и выполнением сварных швов внахлест с перекроем в несколько
сантиметров и угловыми швами по кромкам. Тем самым создаются условия
для скрытого и неконтролируемого развития коррозии.
Гибка листов наружной обшивки - сложный процесс, требующий от
рабочего не только умения, но и особого искусства. На верфях лишь
немногие специалисты могут справляться с этой работой без многих
проб и за короткое время. Для контроля за формой пользуются только
деревянными шаблонами с соответствующей формой шпангоута в
определенном месте листа. Скручивание и продольную погибь листа
рабочие часто определяют на глаз. Сначала под гидравлическим прессом
придают листу поперечную погибь. Затем выполняют продольную погибь и
необходимое скручивание листа. Хорошо оснащенная верфь по постройке
яхт использует для этого пресс со сменными головками, которые могут
растягивать или сжимать лист. Обычно продольные кромки листа, уже
имеющего поперечную погибь, укорачиваются под штамповочным прессом.
Благодаря этому появляется не только продольная погибь, но и
усиливается поперечная (рис. 86). В правильном чередовании этих
действий и заключается умение рабочего.
Иногда даже любители отваживаются на деформацию металла яхты с
круглоскулыми обводами, не имея ни пресса, ни какого-либо другого
оборудования. Как ремесленные судостроители старых времен, они
обрабатывают листы наружной обшивки разгонным молотком массой около
1 кг на наковальне или другом неподвижном основании. Деформация
листа достигается только благодаря растяжению средней части листа
под ударами молотка.
Рис. 86. Благодаря тому что края листов под
прессом сокращаются, листам наружной обшивки придают продольную
погибь и одновременно усиливают поперечную погибь.
Другой метод - это выколотка с помощью медного молотка массой 1-2
кг с длиной ребра около 80 мм и примерно квадратной плоско-выпуклой
ударной поверхностью. В качестве подставки служит соответствующих
размеров ящик с песком. При этом методе, по сравнению с методом
разгонки на наковальне, получается якобы меньше вмятин. Однако в
этом случае можно практически выполнить только одностороннюю погибь
листа, так как песок оседает и растяжение благодаря уменьшению
толщины листа незначительно.
Еще один метод состоит в том, что желаемое уменьшение длины кромок
листа достигается под воздействием тепла, выделяемого газовой
горелкой. Нержавеющую сталь и алюминий обрабатывать газовой горелкой
нельзя. Но в ограниченных масштабах можно достичь нужной деформации
кромок благодаря чрезвычайной теплоотдаче металла. Для этой цели
край листа, на котором должна появиться выпуклость, нагревают
пламенем газа. Для сплавов
алюминия такой прием небезопасен, так как прочность материала в
случае перегрева может уменьшиться до 30%. Метод сжатия только под
воздействием тепла, без механической деформации, не является
рациональным решением и его редко применяют, так как при повторном
воздействии тепла во время сварки напряжения усадки могут вновь
уменьшиться и привести к более глубоким вмятинам.
