Műszaki Élet, 1975. január-június (30. évfolyam, 1-13. szám)

1975-01-03 / 1. szám

A MŰSZAKI ÉS természettudományi EGYESÜLETEK­ SZÖVETSÉGÉNEK LAP „IlIBMI Abrazív anyagok hazai gyártása és fejlesztése (OMFB tanulmány és koncepció) _____folyóirat osztály Pályázatunk eredménye — A papíripar problémái — Az ipar A szocialista országok szerkezete — Nagy változás Japánban ipara Felelősség az üzemi balesetért Köztudomású,­ hogy a gyé­mánt minden más anyagnál ke­ményebb, de nincs egyértelmű­en megállapítva, mennyivel. A korund, a második legkemé­nyebb anyag a Molis-skála sze­rint kis, egyötöd keménységű. A jeghemerryeon szintetikus anyag, a köbös bórnitrid keményebb korundnál, de keménysége csak mintegy fele a gyémánténak. A keménység meghatározása gesen előállítani, köztük a gyé­mántot is. Az első gyémánt­szintézist 1954-ben hajtotta vég­re H. Tracy Hall, Herbert M. Strong, Robert H. Wentorf és Francis P. Bundy, a General Electric kutatóközpontjában. Az eljárás: a karbont egyik i­l­­.,r,l egy másikba kell átvinni. A nyers­anyag grafit, amelyet több, mint 50 000 atmoszféra nyomáson és kb. 1300 °C hőmérsékleten tar­tanak. Az olvadékban bizo­nyos fémötvözőknek is je­len kell lenniük; főleg vas, nikkel vagy kobalt alkalmas er­re. Ezek nyilván katalizátor­ként dolgoznak, bár pontos szerepüket nem ismerik. Ezekből a kísérleti eredmé­nyekből egy iparág fejlődött ki, és ma már Dél-Afrikában, Ír­országban, Svédországban, a Szovjetunióban és Japánban gyárak vannak, amelyek ipari gyémántot állítanak elő forgá­csoló szerszámokhoz. Az Egye­sült Államokban az iparban használt gyémántnak ma már fele mesterséges. A bórnitrid kristályszerkeze­­te hasonló a grafitéhoz, ez ma­gyarázza, hogy a nagy kemény­ségű köbös bórnitrid előállítá­sa is hasonló a mesterséges gyé­mántéhoz. Itt azonban katalizá­torként alkáli fémeket és azok nitridjeit is használhatjuk. Kö­bös bórnitridet Wentorf állí­tott elő először 1956-ban. A természetes és mesterséges gyémántok, vagy a köbös bór­nitrid vizsgálatához alkalmat­lan a Mohs-skála. Mohs, a né­met mineralógus 1820-ban ve­zette be a róla elnevezett, 10 fokozatú skálát. Az egyes foko­zatok keménységét egy-egy anyaggal jelezték. Csak­ az utóbbi években állították fel azt az összefüggést, hogy a Mohs-skála 1—9. fokozataiban az egymást követő lépcsők ke­ménység­­aránya kb. 1,2. Így ebben a tartományban az össze­függés közelítően logaritmikus. A Mons-skam 9. és 10. fokoza­ta között azonban kb. 5 a fo­­kozati tényező. Az utóbbi évtizedekben meg­próbáltak jobb keménységi skálákat felállítani. Ilyen volt pl. a Knopp-skála, amelyet a Bureau of Standards 1939-ben elfogadott. Ennek elve, hogy egy piramis alakú gyémántot fokozódó erővel nyomnak a vizsgált felületbe, és mérik az egységnyi nyom eléréséhez szükséges erőt. Ezen a skálán például a korund keménysége 2100 kp­a négyzetmilliméteren­ként. Számos egyéb skálát is kidolgoztak. Köztük pl. Wood­­dell a Mohs-skála 9. és 10. fo­kozatát arányosította az előző fokozatokkal, így pl. egy adott dél-amerikai gyémánt a Mohs— Wooddell skálán 42,5 kemény­ségű. A kötési energia Az 1960-as évek elején a cambridge-i Air Force Rese­arch Laboratory két munka­társa, Plendl és Gielisse a ke­ménység és az egységnyi köb­tartalomra eső belső kötési energia összefüggéseit vizsgál­ta. Vizsgálatuk során az elemzett anyagok két csoportra­­váltak: a kemény anyagokat tartalmazó „A” csoportban vegyérték szerinti kötést talál­tak, a lágy anyagokat tartalma­zó ,,B” csoportban pedig ionos kötést. Erre példa a konyhasó, (Folytatás a 20. oldalon­y22a172 a Ha ezekről a dolgokról be­szélünk, meg kellene határozni, mit értünk keménységen. Hos­s­­zú időn keresztül ezt csak ta­pasztalati úton határozták meg: az az anyag keményebb, amely meg tudja karcolni a másikat. Így alakult ki a JVlohs-skála is. Minthogy a gyémántot csak egy­­MQL másik gyémánt tudja karcolni, ~- ' é­s d gyémánt alkatrészek vélet- • Q len találkozása ritka, a gyémánt alkatrészek, pl. csapágyak élet­tartama elméletileg végtelen. A keménység meghatározásé- ' OOIIOL ' alaposabb módszere, ha ve- q P0002 nak gyi és kristályszerkezeti ala­pokból indulunk ki. Egy­ anyag keménysége, alakítással szem­beni ellenállása attól az erőtől függ, amely atomjait a kristály­szerkezetben helyükön tartja. Az atomközi erők ilyen vizsgá­lata segít megmagyarázni a szu­perkemény anyagok, a gyémánt, és bórnitrid keménységének oka­i­t. A legutóbbi évtizedekig a nagy keménységű anyagok csak a ter­mészetben fordultak elő, és bányászati eljárással hozták őket­ a felszínre. Ma már szá­mos anyagot tudnak más terse- CifX el m 750 w&w tofátrW<móar? letfMé&ene/ifi'e KCa(/'cm 1. ábra ,0mM06 ,00002 2. ábra Takarékoskodni ■ ésszerűen Legutóbbi pályázatunk igen nagy sikert aratott olvasóink körében, nem remélt mennyiségű cikkbe öntött javaslatot, bí­rálatot küldtek be­. Ez azt bizonyítja, hogy Lapunk nagy olva­sógárdája teljes kiadásával és tapasztalatával segíteni akarja irányítási rendszerünk fejlesztését, népgazdasági céljaink el­érését. Mindezt a lelkesedést, a jó ügy iránti odaadást látva szer­kesztőségünk úgy határozott, hogy új pályázatot ír ki, amely­nek tárnája az élőmunkával, az anyaggal, az energiával való takarékosság, de az ésszerű takarékosság. Olyan lehetőségek és tartalékok feltárását várjuk, amelyek valóban segítik akár az egész népgazdaság, akár csak egy-egy iparág vagy egy-egy üzem hatékony gazdálkodását. A cikkek szólhatnak az eddigi eredményekről, de javaslatokat tartalmazhatnak új intézkedé­sekre, új eljárások bevezetésére. A párt és a kormány által meghirdetett gazdaságpolitika szerves része, hogy takaréko­sabban használjuk fel erőforrásainkat, s pályázatunk ezt a tö­rekvést kívánja segíteni. A javaslatokat, leírásokat tartalmazó cikkek nem lehetnek hosszabbak 3 génért oldalnál (26 sor). A pályázatokat három példányban kérjük. A pályázat jeligés. Kérjük, hogy a pályázók nevét és címét csak a cikkhez mellékelt, lezárt borítékban közöljék. A közölt cikkekért természetesen a szokott honoráriumo­kat fizetjük, ezenkívül a legjobb cikkekért kiosztunk 1 db I. díjat 2 db II. díjat 3 db III. díjat A beküldési határidő: 1995. február 28. Várjuk olvasóink pályázatait. 3000 Ft 2000 Ft 1000 Ft Hidrogén- és nitrogénmotoros gépjárművek Ma már csak azt a gépjár­műmotort­­ nevezhetjük korsze­rűnek, amelyik gazdaságos üzemű és egyben „tiszta” is, te­hát égéstermékei vagy egyálta­lán nem, vagy csupán csekély mértékben szennyezik a bio­szférát. Ezért a fejlődés nem­­állhat meg az Otto-, Diesel- és Wankel-motorok, valamint a gázturbinák állandó tökéletesí­tésénél, hanem új motorfajták­kal­ is kísérletezni kell. Való­ban, a kutatóintézetek tucatjai, kutatók ezrei foglalkoznak a gőz-, a Stirling-, Anydine-, propán-bután gáz, folyékony földgázüzemű, hibrid jellegű, akkumulátoros-elektromos, tü­zelőanyag-cellás, lendkerekes, napelem- stb. motorokkal, hogy közöttük találják meg az 1985—2000. évekre a maiaknál minden szempontból kedvezőbb erőforrásokat. Közben azonban egyre több szó esik a hidrogén- és nitro­génmotorról is, amelyeknek el­méleti alapjait eléggé tisztázták ahhoz, hogy a közeljövőben né­hány kísérleti példányt a siker reményében építhessenek meg belőlük. Most e két különleges motorfajtáról szólunk. Kétfajta hidrogénmotor igen nagy gyakorlatot szer­zett az utóbbi évek során az amerikai Beech Aircraft Corp. folyékony földgáz tárolására szolgáló nyomástartó és krio­­gén — tehát igen alacsony hő­mérsékletet hosszabb időn ke­resztül megőrző — edények, tartályok tervezésében és gyár­tásában. Ezeket az amerikai űrhajózás számára dolgozta ki a cég. Egy-egy ilyen edény —162,2 Celsius-fokon tárolja a folyékony földgázt, s földi vi­szonyok között­­3—4 napig, a Föld légkörén kívül pedig he­tekig, hónapokig tartja ezt a hő­mérsékletet. Ebben az állapot­ban 600-szor kisebb 1­1 földgáz térfogata, mint szobahőmérsék­leten és atmoszférikus nyomá­son. Kihasználva e kedvező lehe­tőséget, a Beech cég kidolgoz­ta folyékony földgázzal mű­ködő dízel­motorját, s a kriogén tüzelőanyagtartályt, a csőveze­tékrendszert, a földgázkarburá­tort, a nyomásszabályozó regu­­látort, valamint az elgőzölögte­­tő rendszert gyártja, sőt háló­zatán keresztül árusítja is. Ez­zel lehetővé vált, hogy egy ha­gyományos dízel­motort rövid idő alatt átállíthassanak föld­gázüzemre. A gyár azonban nem állt meg, tovább foly­­tatja a kísérleteket a földgáz­nál is kedvezőbb tüzelőanyag megtalálására. Elsősorban a hid­rogén jöhet szóba, amelyet a gépjármű kriogén tartályában már —252,7 Celsius-fokon, szintén cseppfolyós állapot­ban tárolnának. Hidrogént nagy­enyiségben vízbontással le­het előállítani, s ezután mód van csővezetékes továbbítására. Kriogén állapotban eredeti tér­fogatának mindössze 0,08 ré­szét foglalja el a hidrogén, vagyis az arány 33%-kal jobb, mint a földgáz esetében. Az el­vi, elméleti alapok felhasználá­sával hamarosan megindulnak a kísérletek, előbb egy átalakí­tott benzin-, később egy dí­zel­motoron. Szintén hidrogénmotor meg­alkotásával foglalkozik a haifai szilárdtest-fizikai központ egy tudóscsoportja. Ők azonban nem folyékony hidrogénre, ha­nem szilárd halmazállapotú h­id­rogén- kom­pa­u­nd­ra gondol­­tak. Ebből egyetlen blokk kö­zel akkora méretű, mint egy négyszögletes, hagyományos tü­zelőanyag-tartály, és egyszerűen konzolon is elhelyezhető. Ha „kimerül”, szinte egyetlen moz­dulattal lecserélhető egy „töl­tött” kompaund blokkal. Az eddigi számítások szerint kb. 500 km hatótávra elegendő egy blokk. Itt tehát szükségtelen a kriogén tartály, vagyis a kriosz­­tát, s ezért ez a megoldás még előnyösebb, mint a Beech-féle. Mindkét rendszernél kedvező, hogy az égéstermék kizárólag vízgőz. Még némi elméleti munka, s hozzákezdhetnek a prototípus tervezéséhez. Kétturbinás nitrogénmotor Nyilván a kriogén techniká­ban elért sikerek serkentették az angol Randellt arra, hogy kidolgozza a nitrogénmotor­ el­­vét. Rendszere roppant egysze­rű, folyékony, —184 Cels Kis­fok hőmérsékletű nitrogént az atmoszféra hőjével melegít fel, s az így gázzá váló nitrogén hő­energiáját hasznosítja turbina hajtására. Ez úgy történik, hogy­ a kriosztátból tápszivattyú to­vábbítja a folyékony nitrogént az előgőzölögtető csőkígyóba, amelyet atmoszférikus nyomá­sú és szobahőmérsékletű levegő vesz körül. Ennek hatására —42 Celsius-fokra melegszik fel a nitrogén, s közben gázhalmazál­lapotot vesz fel. Ezután közvet­lenül a turbinába vezethető. (Folytatás a 20. oldalon) i aáfad •MtartrsazahmsrfimM 'krioxtáf nttrogmm­í­a fasztyatyú •a áátór­ és k­áva tarám ripaadástjára szabadba 1. ábra. Egyszerű nitrogénmotor elvi sémája

Next