Өндірістегі технологиялық процесстер

Термиялық және химия-термиялық өңдеулер.

Металлдарды термиялық өңдеу болаттар мен қоспалардың қасиеттерін  кең ауқымда өзгертуге мүмкіндік  береді.Термиялық өңдеу болаттар мен қоспалардың  физико-механикалық,эксплуатациялық  қасиеттерін жақсартады,бұл арзан  материалдарды шаруашылықта пайдалануға  көмек береді.

 Химия-термиялық өңдеу (ХТӨ)  деп тетіктің беттік қабатының  құрамын, құрылымын және қасиеттерін  қажетті бағытта өзгерту мақсатымен  термиялық және химиялық әсер  етулер үйлесуінен құралатын  өңдеуді атайды . Және бұл жерде  металл материалының сәйкес элементпен (C, N, B, Cr, Si, Ti және т.б.), оны жоғары  температурада сыртқы ортадан  (қатты, газды, булы, сұйық) атомды  күйде диффузиялау жолымен, беттік  қанығуы жүзеге асады. 

   ХТӨ техниканың әр түрлі  салаларында кең пайдаланылуы  машиналар мен механизмдердің  көпшілік тетіктері, максимум  кернеулер металдың беттік қабаттарында  пайда болатын криогенді немесе  жоғары температураларда тозу, кавитация,  циклдік жүктеме, коррозия жағдайында  жұмыс істейтіндігімен түсіндіріледі.  Металдар мен қорытпаларды беттік  беріктендіру, сонымен қатар коррозиядан  қорғау мақсатымен ХТӨ машина  тетіктерінің сенімділігі мен  ұзақ тұрақтылығын жоғарылатады.

ХТӨ келесі өзара байланысқан негізгі  сатылар енеді: 1) белсенді атомдар-дың  қанықтыру ортасында пайда болуы  және олардың өңделетін металл бетіне диффузиялануы; 2) пайда болған белсенді атомдарды қанықтыру бетімен  адсорбциялау; 3) диффузия – адсорбцияланған  атомдардың металл ішінде жылжуы.

ХТӨ өте маңызды кезеңі – диффузия. Металдарда алмастыратын қатты ерітінділер  пайда болғанда, диффузия негізінен  бос орын механизмі бойынша өтеді. Енгізетін қатты ерітінділер  пайда болғанда түйін аралықтар  диффузиясы механизмі жүзеге асады.

Болаттың көміртегімен, азотпен  және осы элементтер біріккендегі диффузиялық  қанықтырылуы – өнеркәсіпте кең  тараған химия-термиялық өңдеу  процестері.

 

Құюдың технологиялық  процесстері. Құймалардың сапасы мен шығарылуының  артуына құю өндірісінде құюдың арнайы  әдістерінің дамуы мен кең қолданылуы едәуір  мөлшерде  әсерін  тигізді.  Олар:  кокильге  құю (металл  қалып),  балқытылатын және күйдірілетін  үлгілерге құю,  қабықшалы қалыпқа құю,  центрден  қашырып құю,  қысыммен  құю және  т.б.

        Бұл   тәсілдер  көркем  құюдың  өндірісінде   әзірше қолданылуын  таппағанмен,  олардың  кейбіреулері  архитектуралық  құйма  және  оның  бөліктерін  алуда  қолданыла алатын  еді.  Ескерте  айту  керек,  көптеген  күрделі  өндіріс процестеріндегідей  өткен  көркем  құюда да құпиялар  болған  және  олар  кәрі  шеберлермен   қатаң  сақталып,  тек  мұрагерлікпен   берілген.  Жеке  кәсіптерде технологиялық  құпияларды  сақтау  дәстүрі   біздің  күнімізге  дейін   жеткен  және  жеке  кәсіпорындар  арасында  тәжірибенің  таралуы   мен  алмасуына  кедергі   жасайды.

        Бұл   көркем  құю  өндірісінің   техникалық  жабдықтау,  машинажасау  құймаларын алуда  өте танымал  кең қолданылатын құймаларды  алудың  прогрессивті  әдістерін   қолдануда  артта  қалуын  түсіндіреді. 

 

Құйылымдар, модельдік комплекттер.

Құйылым-белгілі бір затты  құю арқылы жасалуы.Құйылымның 2 түрін  ажыратуымызға болады: қолдан жасау  және машинамен құю.

Модельдік комплект-құйылымның контураларына сәйкес,қуыс формасында түзілуіне арналған технологиялық  жабдықтар мен құрылғылардың  жиынтығы.

Модельдік комплектке модельдік  плиталар,стерженьдік қораптар ,құйылатын  жүйе элементтерінің моделі және т.б. жатады.

Құйылымдық модель- құйылымдық формада алынатын қуыс формасы мен өлшемі алынатын құйылымның конфигурациясына жақын болатын құрылғы.Құйылымдық модельдер ажыратылатын,ажыратылмайтын ,алмалы-салмалы бөлікті болып бөлінеді.

Модельдік плита-құйылымдық жүйе элементтері мен оған бекітілген модельдері бар металлдық плита.Бұны көбіне машиналық формалауда қолданады.

Стерженьдік қорап-стерженьдерді  жасауға арналған құрылғы.Стерженьдік  қораптың бүтін,ажыратылатын сияқты түрлері  бар.

Формалық еңіс(уклон)- модельді  сызатсыз формадан алуға және стерженьдік қораптан стерженьді оңай алуға мүмкіндік береді.

Галтельдер- құйылымды сызаттың кейін пайда болуына жол бермей алу үшін қолданады және усадочный  раковинаның құйылымда  болмауын қамтамасыз етеді.

Модельдер мен стерженьдік  қораптарды бірлік немесе сериялық өндіріс  үшін ағаштардан, ал массалық өндіріс  үшін шойын,алюминий құймалары және пластмассадан жасаған.

 

Құйылу  жүйесі. Құю өндірісі – металдық бұйымдарды және әр түрлі өнеркәсіптер үшін дайындамалар жасаудың ежелден келе жатқан және қазір де негізгі әдістердің бірі болып табылады.Құю бөлшектері тек машинажасау және приборжасауда ғана емес,сонымен қатар,үй салу,жол салу, тұрмысқа қажет заттар және мәдени ғимараттар салуда қолданылады. Құйылудың 2 тәсілі бар: кәдімгі, арнайы. Кәдімгі құйылу әдісінде құмды-сазды формалар

құйылады. Кәдiмгi дәстүрлi әдiстiң  құмды-сазды формаларды құюда құю  қалыбының ең маңызды мiнездемелерi ретінде - ол бiр жолғы және тiркеуiш  болып табылатын технологиялық  үдерiстiң негiзгi аспабы деп санауға  болады. Құю қалыбы дисперсиялық отқа шыдамды, механикалық, химиялық, физикалық  немесе құрамалық әдiстермен жасауда  қатайтылатын материалдардан орындалады.

Арнайы  құйылу

Бірінші топ- күйдiрiлетiн, еритiн  және газдандырылатын үлгiлер бойынша  құюдың әдiстерi кiредi

Екінші топ-қобызшы(литниковую)жүйесі арқылы ожаумен форманың үстін толтырудың гравитациялық әдісін сақтай отырып, жартылай тұрақты немесе тұрақты  тiркеуiш формаларға құю. Бұл топтағы  негізгі әдіс-кокильге құю. Сонымен  бiрге, (графит ) көмiртектi формаларға құю  әдiсі.

Металлдық формада құйылу жүйесі.а)жоғарысынан құю,б) төменнен құю3)қырынан құю

Формалық  және стерженьдік қоспалар.

Формалық материалдар-формалық және стерженьдік қоспалар дайындауға арналған табиғи және жасанды материалдардың жиынтығы.Бастапқы материалдар ретінде  кварцтық құмдар мен формалық құйылымдық саз-балшықтарды қолданады.

Формалық қоспа-құйылымдық форманы дайындау үшін технологиялық процесстер шартына сәйкес,формалық материалдардың көпкомпонентті қоспасы.Формалық қоспаның 3 түрі бар;(облицовочная) қаптайтын,толтырушы,бірлік.

Стерженьдік қоспа- құйылымдық стерженьді  дайындау үшін технологиялық  процесстер шартына сәйкес,формалық материалдардың көпкомпонентті қоспасы.Балқыған металлды құю кезінде стерженьдер  формаға қарағанда жылулық ,механикалық  әсерлерге тап болады,сол себепті 

отқа беріктік,газ сіңіргіштік  деген сияқты қасиеттері жоғары болуы  тиіс.

Сұйықшынылы құймалар  құрамы 3,5% саздан аспайтын кварцтық құмнан құйылымды  стерженьдер мен құйылымды формалар жасауда қолданады.Қоспаның қатуы  көмірқышқыл газымен жүреді.

Стерженьді жасауда қолданатын суыққатаятын (холоднотвердеющие) қоспаларды кварцтық құмнан ,байланыстырушы материал – карбамидофурандық,,

Фенолоформальдегиддік шайыр болады.

 

Құйылатын формалар жасау. Металдан    жасалған  құймаға арналған  қалыптарды  кокиль  деп атайды.

        Бір   құйғаннан  кейін  бұзылатын   бір  реттік құмды қалыптарға  қарағанда,  бір  метал  қалыпта   қолданылатын  қорытпаның  мөлшерімен  күрделілігіне  байланысты  50 ден 5000-ға  дейін  құйма   жасауға  болады.  Кокильдердің  жылуөткізгіштігі құмды-балшықты  қалыптардыкіне қарағанда 60 есе  артық және құймалардың ұсақдәнді  құрылымын қамтамасыз етеді. Одан  басқа  кокильге   құю   кезінде  құйманың  дәлдігі  мен  беттік қабатының  тазалығы  артып,  оларды  механикалық   өңдеудің  көлемі  азаяды,  механикалық   қасиеттері мен төзімділігі   артады,  еңбек  өнімділігі  бірнеше  есе  көбейіп,  құю   цехының  ауданы   үнемделеді  (қалыптау қоспасын  даярлау   және  құятын  қалыптарды дайындау  бөлімі  керек  емес).

        Кокильге  құюдың  кемшіліктері  -  кокильдің   бағасының  жоғары  болуы,   қызмет  ету  мерзімінің  шектелген   болуы,  кокильдің  қабырғаларының  жоғары  жылуөткізкіштігі  әсерінен  жұқақабырғалы  құйманы  алудағы   күрделілік,  құйма   металының   тез  кристалдануы.

        Кокильде  құйманы  алудың  технологиялық   процесі  келесі  операциялардан  тұрады:  кокильді дайындау;  құю   үшін  кокильді  жинау;  кокильге  балқыманы  құю;  құйманы   кокильден  алу; құйманы   кесу,  тазалау  және  қажет   болған  жағдайда  термиялық   өңдеу.

Кокильдердің  классификациясы.  Құйылатын өнімнің пішінінің күрделілігіне байланысты  кокильдер тұтас (1,а – сурет) және  алмалы-салмалы (1,б – сурет) болады. 

Құймалар  классификациясы. Құймалардың сапасы мен шығарылуының  артуына құю өндірісінде құюдың арнайы  әдістерінің дамуы мен кең қолданылуы едәуір  мөлшерде  әсерін  тигізді.  Олар:  кокильге  құю (металл  қалып),  балқытылатын және күйдірілетін  үлгілерге құю,  қабықшалы қалыпқа құю,  центрден  қашырып құю,  қысыммен  құю және  т.б.

Центрден  қашырып құю. Егер балқыған металды белгілі бір жылдамдықпен айналмалы қалып қуысына құйсақ, онда оның бөлшектері центрден қашыру күштері әсерінен қалыптың айналу өсінен қашықтай береді және қалыптың қабырғасына кездесіп, қалыптың центрде қуыс құрып,   қалаған пішін қабылдайды. Бұл құбылыс құймаларды центрден қашырып құю өндірісінде қолданылады. Айналмалы қалыпқа балқыманың қажетті мөлшерін құя отырып, қалыпта өзек орналастырмай-ақ, тығыз газды қабыршағы жоқ және борпылдақ емес іші бос қуыс құйманы алуға  болады.

Қысыммен  құюдың мәні балқытылған металды метал қалыпқа (пресс-формаға) құю кезінде, ол өздігінен емес, құйманың толық кристалдануына дейін қамтамасыз етілетін 350 МПа қысыммен ағуында. Қысыммен құю арқылы қабырғасының қалыңдығы 0,8 мм-ге дейін онан арғы механикалық өңдеуді талап етпейтін құймаларды алуға болады.

Төменгі қысымда құю.

Төменгі  қысымда  құю  процесінің  негізгі  артықшылықтары:  қалыпты  құю  операциясының  автоматтандырылуы;  нұсқау  камерасындағы  қысымды  өзгерте  отырып,  қалып  қуысындағы  балқыма  ағынының  жылдамдығын  реттеу  мүмкіндігі,  құйманы  қоректендірудің  жақсартылуы.

 

Құймалар  кристаллизациясы,күй диаграммасы.

Кристаллизация-заттың сұйық  жағдайдан қатты кристаллдықжағдайға  өтуі және дәнек пайдаболып кейіннен оның  белгілі бір температурада  өсуі.Кристаллизация процессі металлдарда  тұрақты температурада өтеді ,ал құймаларда төмендейтін температурада  жүреді,оны күй диаграммасымен сипатауға  болады.

 

 

Күй диаграмма –осы шарттарда  қандай фазалар бар екенін көрсетеді,минимум  бос энергияға ие тұрақты күйді  көрсетеді,кей-кезде тепе-теңдік диаграммасы  деп те атайды,

Солидус-«қатты»деген мағына,ликвидус латын тілінен «сұйық»мағынасын береді.

Эвтектика – 2 кристалл түрінің  механикалық қоспасы сұйық жағдайдан 1 уақытта кристаллизациялануы.

 

1-сұйық құйма,2-ликвидус  сызығы,3-солидус сызығы,4- 2 заттың  механикалық қоспасы,Е-эвтектика.

 

Қолдан  электродтық жабындымен дәнекерлеу.

Үлкен қималы электродтар  ретінде тікбұрышты формалы пластиналарды  қолданады.Пластиналар қалыңдығы 10-12 мм арасында(саңылау енінің 1/3,әдетте ол 30-36 мм).Электродтық пластинамен немесе стерженьмен тік сызықты тігістерді дәнекерлейді. Пластина ұзындығы тігіс ұзындығымен тең болуы тиіс3,3-3,5 .

Көп жағдайда ток пластинаның  аяқ жағына қозғалмайтын қатты бекітілген контактпен жіберіледі.Электродтағы ток  тығыздығы 0,6-дан 2 2 а/мм кВ токтың абсолютті мағынасында 500-ден 3000а. Негізгі детальдарға дәнекерленетін мыстық, сумен суытылатын немесе болаттық төсемше шлактық және металлдық ваннаны ұстап тұру қызметін атқарады.Төсемше ұзындығы тігіс ұзындығына сәйкес келеді және дәнекерлеу алдында орнатылады немесе тігістің бөлінуіне қарай бөлек секциялардан тұрады. Электродты жабынджымен(пластина) дәнекерлеу ұзындығы 1 м болатын детальдарды дәнекерлеу үшін қолданылады.Жабындылардың саны қоректендіру көзінің қуатымен анықталатын дәнекерленіп жатқан металлдың қалыңдығына және  пластина еніне байланысты,

(Электродтағы ток тығыздығы  0,6 а/мм кВ төмен болмауы тиіс)әдетте  ол 120 мм –ден аспауы қажет.

 

Грамматикалық қателерім  болса,без обид)))

 

Дәнекерлеу  технологиясы. Дәнекерлеу — қосылатын (біріктірілетін) металл жиектерін жоғары, бірақ балқу температурасынан темен температураға қыздырып, жиек аралығына балқығанметалл беріліп кристалдандыру нәтижесінде біртүтас қосылыс қалыптастыру^[1]. Дәнекерлеу пісірудің бір түріне жатады, бірақ пісірулерден айырмашылығы бар. Негізгі айырмашылығы қосылатын металл жиектері балқытылмайды, дәнекердің балқу температурасы негізгі металл балқу температурасынан төмен болып алынады. Атомдар аралық байланыспен қатар адгезиялық байланыс қалыптасады. Дәнекерлі қосылыстың беріктігі пісірілген қосылыстан төмен болады.Дәнекерлеудің бірнеше түрі бар:1)электр доғалық,2) еріту дәнекерлеу,3) газдық

 

Электродтар,олардың  функциялары. Вольтамперметрияда электролиттік ұяшықтар қолданылады. Ондағы екі электродтың біреуі тәжірибе жағдайында күшті полярланса, екіншісі әлсіз полярланады. Бұл олардың бетіндегі фазаларының әр түрлі шамада түйісулерімен байланысты. Электродтың беткі ауданы үлкен болғанда, ток тығыздығы темендейді де, ол берілетін ток күшінің өзгерісі мен кернеуге шамалы ғана тәуелді болады. Мұндай электрод ретінде сынап қабаты жиі қолданылады. Полярланбайтын қаныққан каломелді электрод деп аталатынды электродты да қолдануға болады. Оны тікелей ұяшыққа орналастырып немесе электрлік кілт не көпір арқылы жалғастырып пайдаланады. Екінші беттік ауданы өте аз электрод аса күшті полярланады, ток күші болмашы ғана артқанда электродтың потенциалы мен ток тығыздығы күшті өсіп, кедергі жоғарылайды. Мұндай электродтың беткі ауданының қасиеті тәжірибе барысында өзгермеуі керек. Бұл талапқа тамшылайтын сынапты электрод сай келеді. Диаметрі 0,001-1.0 мм капиллярдан тұрақты жылдамдықпен (шамамен 2-6 секунд сайын) ауырлық күші немесе қысымнан сынап тамшысы берілген сынап қабатына жетеді. Мұндай тамшының беті жаңарып, ол әлсін-әлі қайталанып отыратындықтан, тамшының беткі ауданының қасиеті іс жүзінде өзгермейді. ГІолярографиялық әдістің дами түсуі тамшылайтын электродты жетілдіруді қажет етеді. Тамшының қайталануы мен электродтың поляризациялану уақытын қатал түрде бір мезгілде жүргізу үшін тез тамшылайтын электродтарды пайдаланады. Ол үшін берілген уақыт сәтінде тамшыны ықтиярсыз үзіп түсіретін қондырғы жасалған, мұнда электрондық таймермен басқарылатын кішігірім балға берілген уақыт сәтінде капиллярды периодты ұрып тұрады. Бұл платина сымы ішіндегі сынап тамшы өлшемінің кішіреюіне себепші болады. Сондай-ақ, вольтамперметрияда поляризациялануы электрод ретінде электродтық реакцияға қатынаспайтын платина, алтын, күміс сияқты асыл металдардан әзірленетін аса кіші электродтарды қолданады. Мұндай элекфодтың беттік ауданы бірнеше шаршы миллиметр ғана болғандықтан, олардың жоғарғы поляризацияланушы қамтамасыз етіледі. Электродтың беткі ауданына жинақталған электролиз өнімін не ерітіндіні жақсы араластыру, не электродты сілкілеу, айналдыру арқылы кетіреді. Тамшылайтын сынап электродын негізінен тек катод ретінде ғана пайдаланады, өйткені оң потенциал кезіндегі сынапта анодтық тотыгу жүреді. Мұндайда қатты микро электродтың артықшылығы бар, өйткені оларды анод ретінде пайдалануға болады.