Дәріс тақырыбы Кіріспе. Пәннің мазмұны мен мақсаты. Пісіру материалдардың тағайындалуы
Дәрістік сабақ конспектілері
Әртүрлі конструкциялардың жалғастары жеке элементтерді өзара қосуға арналған. Жалғастардың түрлерін таңдау қосылатын элементтердің кернеулі күйіне, іске асырылатын жүктеменің мөлшері мен сипатына, қосылатын элементтердің қалыпына, жалғастардың жұмыс жағдайларына және т.б. тәуелді.
Пісіру жалғастар ең кең тараған жалғастарға жатады. Заклепкалы және болтты жалғастары мен салыстырғанда, олар дайындау уакыты мен материалдарды ең аз талап етеді. Пісіруді қолдану арқылы жалғастың жоғары беріктілігі, пісіру үрдісінің автоматтандырылуы, завод жағдайында және басқада жағдайларда да пісіру жіктің жоғары сапалылығы қамтамасыз етіледі. Осыларға байланысты пісіру жалғастары металдан жасадған барлық конструкцияларда пайдаланады.
Пісіру жалғастар әртүрлі жағдайларда істейтіндіктен, осыған байланысты, оларға әртүрлі талаптар қойылады. Негізгі талап - ол конструкцияға қажетті механикалық беріктікті қамтамасыз ету. Басқа талаптар ретінде қажетті герметикалық қасиеттерді, химиялық тұрақтылықты, ыстыққа төзімділікті, коррозияға төзімділікті және т.б. қамтамасыз ету болуы мүмкін.
Пісіру материалдардың ассортименті, олардың шығыны мен пісіру режимдері басты түрде машиналар мен агрегаттардың конструктивтік ерекшеліктері мен жұмыс істеу жағдайларымен анықталады. Көптеген жағдайларда, конструкцияның сенімді жұмысын қамтамасыз ету үшін, пісірілген конструкциясының барлық қажетті пайдаланылу, жұмыс сипаттамаларын қамтитын материалдарды дұрыс таңдау қажет.Пісіруге таңдап алынған металдар мен қорытпалардың қасиеттері олардың химиялық құрамы мен бастапқы структурасымен анықталады. Пісірудің әр нақты тәсіліне қарай сәйкес келетің негізгі және қосалқы пісіру материалдарды таңдай алып, пісіру жігінің металына белсенді түрде әсер етуі мүмкіндік туады. Осындай мәліметтер берілген оқу әдістемелікте берілеген.
Пісіру кезінде, пісірілетін металдың жиектерін немесе жиектері мен қосымша қоспалы металды балқыту арқылы жалпы металдық пісіру ваннасы пайда болып және де қыздыру көздің жылу әсері аяқталғаннан соң кейінгі кристалдану салдарының нәтижесінде, монолитты, ажырамайтын пісіру жалғас пайда болады. Көптеген жағдайларда, пісіруді қоспалы металымен жылу көзімен электр жүйесі арқылы тікелей байланысқан сымдар, сырықтар және т.б. түрінде болатын (балқымалы электродпен доғалы пісіру, электрқожды пісіру) немесе тәуелсіз еңгізілетін (балқымайтын электродпен доғалы пісіру, плазмалы пісіру, электронды-сәулелі пісіру) арқылы жүргізеді.
Пісіру кезінде өтетін физика-металлургиялық үрдістер (электрод ұшында, доғада, ваннада) жік металының қажетті химиялық құрамын камтамасыз ету керек. Осының нәтижесінде жіктің қажетті қасиеттері камтамасыз етіледі: дефектілердін жоқ болуы (жарықтар, кеуектер және т.б.), негізгі (пісірілетін) металмен шамалас беріктігі және де жұмыс жағдайларымен анықталатын басқа да қасиеттері. Осыған келесі жағдайлар арқылы жетуге мүмкін: жік металын қоспалы металымен, қаптамамен, флюспен легірлеу немесе пісіруді қоспалы материалдарсыз жүргізгенде, пісіру аймақты арнаулы қорғау әдістерді қолдану (қорғаушы газдар, вакуум).
Белгілі талаптарға сай келетін пісіру арқылы үздіксіз, ажырамайтын жалғастарды алу жолында қолданылатын қоспалы материалдары мен басқа да заттарды пісіру материалдар деп атайды.
Пісіру материалдарға келесілер жатады: пісіру сымдар, қоспалы шыбықтар, ұнтақты сымдар, балқымалы қапталған электродтар, балқымайтын электродтар, түрлі флюстар, қорғаушы (белсенді және инертті) газдар. Осы аталған материалдар пісіру жіктің қажетті қасиеттері мен геометриялық өлшемдерін, пісіру үрдісінің жүріунің қажетті технологиялық жағдайларын, пісіру үрдісінің жоғары өнімділігі мен тұрақтылығын, пісіру кезінде еңбектін қажетті санитарлық-гигиеналық жағдайларын қамтамасыз ету керек.
Осы жағдайларға жету үшін пісіру материалдары келесе міндеттерді атқарады:
а) Металлургиялық үрдістер өтетін аймақта балқыған металды, кейбір жағдайдақыздырылған қатты металды, пісірудің барлық кезеңдерінде (балқыту кезінде, доға арқылы ауысуында, пісіру ваннасының балқуында және кристалдану кезінде) қоршаған атмосфераның зиянды әсерінен қорғау (атмосфераның газдарымен канықтыру);
ә) жік металының химиялық құрамын, оны қышқылдандыру немесе легірлеу арқылы, реттеу;
б) жік металын (күкірт, фосфор және тотықтар мен қождың қалдықтарынан) тазарту (рафинация);
в) жік металын сутек пен азоттан тазарту;
г) кейбір жағадайларда жік металының бастапқы структурасын майдалау немесе модифицирлеу.
Белгілі химиялық құрамды қоспалы металл (пісіру, электродты немесе қоспалы сым, электрод сырығы түрінде) және қосымша құралдар (электродтағы қалың қаптама, флюс немесе қорғаушы газ және ұнтақты сымдағы ұнтақ түрінде) кешенді түрде пісіру аймақты ауадан газды, қожды немесе газқожды қорғауды қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, тағы қамтамасыз ететілетін жағдайлар, ол:
а) доға жануының тұрақтылығы,
ә) жік металының легірленуі және қышқылдандырпылуы,
б) жік металын зиянды қоспалар мен газдардан тазарту,
г) жікті сызаттар, жарықтар пайда болуынан сақтау.
Сондықтан, пісіру кезінде газды және қожды фазаларда өтіп, пісіру ваннада аяқталып, қажетті қасиеті мен құрамы бар жіктің райда болуына келтіретін негізгі және электродты металдың күрделі физика-химиялық өңдеуі жүргізіледі. Осы өңдеуді әдетте пісірудің металлургиялық немесе физика-металлургиялық үрдістері деп атайды.
Егер, пісіру үрдісінде қосымша металл пісіру тізбегіне қосылған пісіру (электродты) сым, сырық түрінде балқытылса, оны электрдты деп атайды. Ал егер ол пісіру тізбегіне қосылмаса оны қоспалы (присадочный) деп атайды.
Жіктің кристалданған металы пісіру ваннасында сүйық күйінде балқатылып араласқан негізгі және қоспалы металдардан турады. Сондықтан олврдың қатысу үлесін жиектердің балқытуға дейінгі бастапқы конфигурацияларының және жіктің соңғы геометриялық өлшемдері бойынша анықталады.
Жіктің көлденең қимасының ауданы
Fm =Fnp+Fн, (1)
мұнда Fnp и Fн,— балқытылған негізгі және қосымша металдардың көлденең қималарының ауданы, см2; Fн, әдетте балқытып қапталған металдың көлденең қимасының ауданы деп аталады.
Негізгі металдың жіктің қалыптасуындағы қатысу үлесі (сурет 1, а)
γо= Fnp/(Fnp+Fн), (2)
Сурет 1 - Жіктің қалыптасуындағы металдың қатысу үлесін анықтау
Осыған сәйкес, қосымша (балқытып қапталған) металдың жіктің қалыптасыундағы қатысу үлесі
γн= Fн/(Fnp+Fн), (3)
Сонда γо + γн = 1, ал γн == 1 — γо. Fnp және Fн,, γн және γо шамалары тікелей пісіру режимы мен әдісіне, жиектерді дайындау қалпына тәуелді болып, эмпирикалық формулалар немесе графиктер бойынша анықталады.
Қарастырылған элементтің жік металындағы мөлшері араластыру ережесінің негізінде келесі формула бойынша анықталады:
[Х]ш = γо[Х]о.м +(1-γо)[Х]э ± ΔХ, (4)
мұнда [Х]ш, [Х]о.м, [Х]э - қарастырылған элементтің бірқабатты жік металындағы, негізгі және электродты металдағы концентрациясы;
ΔХ - балқытылғанметалдың қоршаған ортамен (газдар, қож) шарасыз өзара әрекеттесу салдарынан негізгі және электродты металдардың құрамында белгілі элементтің орталандырылған өзгеруі.
Көпқабатты пісіруде, кейңгі валикты алғашқы (F n-1) валикпен негізгі (Fо.м) металдың үстінен орналастырады. Сонда n-ші валиктың металының пайда болуында олардыңда үлесін есептеу қажет. Бұл жағдайда жіктің көлденең қимасының ауданы
Fm =Fо.м +Fn-1 + Fн. (5)
Әр компоненттің жіктің қалыптасуындағы қатысу үлесі
γо.м = Fо.м/ Fш; γ n-1 = F n-1 / Fш, γн = Fн/Fш. (6)
Егер химиялық құрамы бойынша едәүір айырмашылықтары бар әртекті металдар пісірілсе, жіктің қалыптасуындағы олардың үлесі былай анаықталады:
Fо.м =Fо.м 1+Fо.м 2, (7)
Fш = Fо.м 1+Fо.м 2 +Fп-1+Fн. (8)
Осыған сәйкес олардың қатысу үлесі
γо.м 1 = Fо.м 1 /Fш; γо.м 2 = Fо.м 2 /Fш. (9)
Қарастырылған элементтің n-ші жік металындағы мөлшері
[Х]п.ш=γо.м[Х]о.м+γп-1 [Х] n-1 +(l – γо.м – γ n-1)[Х]э ± ΔХ. (10)
Ұсынылған әдебиет:
1нег. [Т1,9-2], 2 нег. [9-21], 3 нег. [5-17],1 қос. [8-27], 2 қос. [7-34].
Бақылау сұрақтары:
1.Пісіру материалдары не үшін арналған?
2.Негізгі және қоспалы металдар дегеніміз не?
3.Жік металындағы қарастырылған элеметтің мөлшері қалай анықталады?
4.Қатысу үлесң қалай анықталады?
5.Жік қимасының ауданы қалай анықталады?