Historie zpracování kovů - 14. Vliv na politiku – Buchary a lisy

Výroba a zpracování kovů mělo politické dopady po celou historii. Ukážu, jak probíhal vývoj bucharů a lisů a to, že má politické dopady i v dnešní době.

Po dlouhou dobu si kováři vystačili se silou svých paží. Až někdy na počátku středověku si nějaký kovář zašel do mlýna a tam dostal nápad, že by vodní kolo mohlo zvedat kladivo. Jedno z používaných řešení je zde.

Na hřídeli vodního kola bylo několik palců. když se hřídel otáčel, palce tlačily na kratší rameno dvojramenné páky, na jejím druhém konci se zvedalo kladivo. Používaly se i jiná provedení. Na takovýchto hamrech se kovalo ještě na počátku 20. století a jako muzea jsou u nás k vidění i dnes. Já jsem například viděl takový hamr v provozu v Dobřívě u Plzně.

V polovině 16. století si zašel nějaký další kovář do vinného sklípku a zde se inspiroval vinařským lisem. Výsledek vidíte zde při ražení mincí. Jednoduchý rám a v něm šroub se setrvačníkem, který se roztáčí ručně. Zajímavé je, že lisy na tomto principu se používají dodnes. Jen nemají ruční pohon.

Po vynálezu parního stroje byl krůček k tomu, aby píst, pod který se přivádí pára, zvedal kladivo. Tak vznikl první parní buchar. V roce 1839 ho vynalezl James Nasmyth. Osvědčily se a stále se stavěly větší. Rekordmanem byl Krupp, který vybudoval ve své kovárně buchar o hmotnosti beranu 25 tun a pak dokonce postavil buchar 50 tun.

K budování měl samozřejmě důvod. Kancléř Bismarck, který v druhé polovině 19. století sjednotil Německo a vedl úspěšné války, vycházel z dobře vyzbrojené armády. Krupp mu na těchto bucharech koval dělové hlavně z ocelových ingotů o hmotnosti až 2 t, což byla na tehdejší dobu špička. Kované ocelové hlavně mají totiž větší životnost a umožňují větší dostřel. Před tím se hlavně děl odlévaly z bronzu, nanejvýš se vložkovaly kovanými pouzdry. Kdyby dal do ní větší množství prachu, aby dále dostřelila, hlaveň by se roztrhla, což se skutečně stávalo. Dokonce zlé jazyky tehdy tvrdily, že některá děla měla více obětí ve vlastních řadách než v řadách nepřítele.

Tady vidíte, jak malíř zachytil ten velký buchar. Dělníci drží v ohromných kleštích ingot. Kleště se nadzvedají pomocí otočného konzolového jeřábu. Ten má buben, na který se navíjí řetěz, a tím se zvedají kleště.

Německo v r. 1870/1 díky těmto dělům porazilo Franci. To mělo za následek, že takovéto a ještě větší buchary začaly stavět další státy: Britové postavili buchar 100 v Birminghamu, Francie stejný buchar v Creusot, Sjednocená Itálie postavila stejný buchar v Terni a v USA postavili dokonce buchar 120 tun v Betlehem v Pensylvánii. Tady bych odbočil: Betlehem založili moravští bratří, kteří nově zakládaným sídlům dávali biblická jména (Betlém), dodnes se hlavní ulice jmenuje Moravian Street. Pak se však v okolí našlo uhlí a ruda a vývoj města vzal jiný směr.

Během krátké doby se přišlo na to, že velké buchary nejsou řešením: otřesy byly tak silné, že budovy klesaly a trhaly se, dělníci přicházeli o sluch, otřesy narušovaly práci obráběcích strojů v sousedních halách. Ani podložení bucharu dřevem, jak je vidět na obrázku výše, moc nepomohlo. A někdo si vzpomněl na hydraulické lisy. Teoreticky je odůvodnil již v 17. století Pascal, ale nikdo se jimi dále nezabýval. Nakonec v roce 1795 vyrobil hydraulický lis Brahmans, podle dnešních představ vypadal takto.

Malým ručním čerpadlem tlačil kapalinu do velkého válce, který byl ve spodní části. Lis tlačil odspodu nahoru, tedy opačně než dnešní lisy. Odhaduje se, že měl sílu 200 KN, tedy 20 tun. Brahmans s ním dělal různá představení, například dokázal rozdrtit kámen veliký asi jako hlávka zelí, ovšem nikdo neměl o lis zájem a nakonec skončil ve šrotu. Až kolem roku 1850, kdy se začaly ve větším počtu vyrábět lokomotivy, začaly se při výrobě uplatňovat hydraulické lisy. A tento typ lisu někteří doporučovali zkusit při kování dělových hlavní, mnozí však pochybovali, že to půjde, tvrdili, že kování vyžaduje „ránu“. Zkusili to – a šlo to. A do konce 19. století všechny velké buchary byly nahrazeny hydraulickými lisy o síle okolo 50 MN. Na nich se kovaly hlavně děl pro 1. Světovou válku. Pro Rakousko-Uherskou armádu se kovaly hlavně děl v plzeňské škodovce, a když nestačila, tak i ve Vítkovicích. Kovalo se tam však mnoho dalších věcí. Uvedu jeden další sektor: stavba zámořských lodí. Rakousko-Uhersko mělo jen malý úsek pobřeží Jaderského moře, udržovalo však poměrně silnou flotilu. A taková loď vyžaduje motor. Prvně to byly parní stroje, později naftové motory. U menších lodí většinou čtyřtaktní, u velkých lodí převážně dvoutaktní naftové motory. Dvoutaktní naftové motory mají sice různé nevýhody, mají však jednu podstatnou výhodu: Pracují při otáčkách 80 ot/min a mezi motorem a lodním šroubem nemusí být převodovka. Motor se přímo spojí hřídelem s lodním šroubem. Jestliže je loď dlouhá 250 m, pak tento hřídel má okolo 100 m, protože motor je v těžišti lodi. Hřídel se proto skládá z více dílů a je v ose provrtán, otvorem jdou táhla k lodnímu šroubu, který má natáčecí listy. Tím se reguluje rychlost lodí, otáčky motoru jsou konstantní. Tyto hřídele se vyráběly a stále vyrábějí na stejných strojích jako hlavně děl. Křižník musí mít i děla a pancíře, hodně tlusté pancíře. To vše se pro rakouskou flotilu dělalo u nás a ještě dnes tato výroba pokračuje, ovšem klesá. Klesá proto, že stavba lodí se v poslední době přesunula z Evropy do východní Asie (Čína, Korea, Japonsko).

Rovněž Hitler začal své zbrojení vybudováním lisů pro kování o síle 120 MN a 150 MN, kovaly se na nich hlavně hlavně děl. (To prvé hlavně je příslovce.) Vykoval na nich i hlaveň ráže 800 mm pro dělo nazvané Dora, které například použili v bitvě u Sevastopolu, jinak to však byl nepraktický krám.

Někdy v roce 1944 spojenci obdivovali v sestřelených letadlech velké součástky ze slitin hliníku a usoudili, že v Německu musí pracovat nejméně jeden obří lis pro jejich kování. „Odhadujeme, že má sílu 30 MN“ řekli inženýři (řekli to však v librách). – „Najít a zničit!“ řekli generálové. Nenašli ho a nezničili. Až po skončení války v továrně IG-Farbenwerken v Bitterfeld skutečně nalezli hydraulický lis o síle 300 MN a jinde nalezli další lisy o trochu menší. Vše bylo v podnicích lehkého průmyslu, ty nebyly bombardovány. V rámci demilitarizace Německa byly zde všechny lisy nad 100 MN zlikvidovány. Ovšem ten největší lis si odvezli Sověti, protože kované velké součástky ze slitin hliníku jsou pro konstrukci letadel neocenitelné. To pochopili i Američané a odvezli si – hlavního konstruktéra toho lisu.

Poválečné období se vyznačovalo vývojem a zaváděním nových zbraní, především šlo o rozvoj leteckých sil a raketové techniky, což si vyžádalo výstavbu dalších mimořádně velkých lisů pro zápustkové kování, pro protlačování a pro izotermické tváření. V r. 1951 vláda USA přistoupila na požadavek vzdušných sil a objednala konstrukci velkých hydraulických lisů. Plán byl ukončen v r. 1961, kdy pracovaly už 2 lisy po 450 MN (Mesta, Pittsburgh) a několik poněkud menších lisů pro protlačování.

Symetricky s tím se stavěly lisy v tehdejším Sovětském svazu. Údaje o nich jsou nedostupné, víme však, že největší z nich měl sílu 750 MN a vyrobil ho Novokramatorský metalurgický závod na Ukrajině. Dokonce byl zkonstruován lis 850 MN a byl ustanoven tým konstruktérů, který zahájil práci na konstrukci lisu 1000 MN. Od nás byl do toho týmu zařazen výborný konstruktér M. Č. Tento tým už nepracoval někde v hloubce Sibiře ale v Moskvě a měl dobré podmínky pro práci. Přišla však perestrojka a práce nebyly dokončeny.

Výstavba takovýchto lisů je technicky velmi náročná. Ostatní velmoci, které chtěly rovněž rozvíjet letectvo a raketové zbraně, se nepouštěly do vlastní výroby velkých lisů. Velká Británie zakoupila takovéto lisy v USA. Francie, která za vlády De Gaula vyčlenila svá vojska z působnosti velení NATO, měla při nákupu potíže. Nakonec získala lis o síle 650 MN v někdejším Sovětském svazu. Tento lis byl instalován v r. 1977 v závodě v Pamiers. To umožnilo tento státům budovat vlastní letectvo a vyrábět rakety. Lis byl vyroben závodě na Ukrajině.

Po válce se při konstrukci letadel začal používat titan a to v Sovětském svazu více než v USA. Američané prý měli potíže s průmyslovou výrobou titanu. Je to složitý postup. Titan nelze vyrábět redukcí uhlíkem ve formě koksu. Prvně se titanové rudy převedou na chlorid titaničitý a ten se v inertní atmosféře redukuje hořčíkem. Získá se titanová houba, ze které se překováním získá použitelný kov. A Američané, ačkoliv mají velké zásoby titanových rud, nezvládali tuto výrobu v průmyslovém měřítku a jejich špioni marně pátrali, jak to dělají Rusové. V tomto bodě měli zpoždění. Pokud má někdo o tom přesnější údaje, měl bych o ně zájem. Výrobci dopravních letadel Boeing i Airbus mají dnes velké množství zakázek a tím i všichni jejich subdodavatelé. 

Většina letadla je vyrobena ze slitin hliníku. Některé díly jsou však z oceli, například podvozek.

Stále více se však uplatňují součástky z titanu i u dopravních letadel. Mnoho titanových součástek dovážejí západní výrobci letadel z Ruska. I zde můžeme sledovat politické vlivy: Po zabrání Krymu byly uvaleny na Rusko sankce, netýkaly se však dodávek titanových součástek. Dnes Trump uvalil clo na dovoz oceli a hliníku, na titan nikoliv. Do dodávek titanových součástek se dnes zapojilo i Švédsko a další státy. Dělají je metodou tisku 3D. Podobně, jako se tisknou součástky z plastů, Nanese se vrstva práškového titanu, přejede se v určitých místech laserovým nebo elektronovým paprskem, v těchto místech se kovový prášek nataví a spojí, další vrstva...atd. Nespojený prášek se vysype, zbyde hotová součástka.

Podobná situace je dnes ve výrobě jaderných elektráren. V poslední době byly konstrukčně zdokonaleny, aby se zvýšila jejich bezpečnost. Jedním z kroků bylo snížení počtu svarů. U svaru je vždy větší nebezpečí, že začne praskat, než u kovaného či válcovaného materiálu. Dnes jsou pro výrobu reaktoru třeba ingoty 500 tun. Při výrobě dílů pro Dukovany a Temelín jsme si vystačili s ingoty 200 tun, ty jsme schopni vyrobit. Dnešní elektrárny však může vyrábět ve světě pouze pět závodů. Kvůli tomu se z dodavek jaderných elektráren stalo politikum.