Дәріс тақырыбы Пісіру сымдары, пісіру сырықтары және шыбықтары, ұнтақты сым, балқымайтын электродтар
Пісіруде қоспалы (присадочный) металлретінде ыстықтай прокатталған немесе ыстықтай прокаттаудан кейін созу арқылы алынған сымдар жиі қолданылады. Балқытып қаптауда сым мен қатар металл таспалары (лента) кеңінен қолданылады.
Балқытып аісірудің механикаландырылған әдістерінде арнаулы кассеталарға оралған сымды балқымалы электрод ретінде пайдаланады; қолмен доғалы пісіруде сым белгілі ұзындықты (300 - 500 мм) шыбық түрінде немесе басқаша балқымалы даралық электрод деп аталады.
Электрод сымы немесе электродтар пісіру тізбегіне тікелеі қосылған жағдайда, олардың жылжу жылдамдығы, оның ішінде жіктің пайда болуындағы электрод металының үлесі пісіру режиміне тәуелді және де белгілі бір шектерде ғана реттелуі мүмкін. Балқымайтын электродтармен (волфрам, көмірлі) балқытып пісіргенде пісіру аймаққа қоспалы метал жеке (дара) беріледі, сондықтан жіктің қалыптасуындағы оның үлесін кең шектерде реттеуге болады.
Осы жағдайда пісіру аймаққа берілетін қосымша сым, шыбық немесе сырық қоспалы (присадочный) шыбық деп аталады.
Қолданылу ыңғайлығына қарай қолмен пісіруде шыбықтың ұзындығы 1000 мм-ге дейін, ал арнаулы жүргізуші механизымымен механикаландырылған беру кезінде сымның ұзындығы арнаулы кассетаның өлшемдеріне байланысты.
Кәдімгі пісіру сымдарды пластикалық қасиеттері жоғары жақсы деформацияланатын металдар мен қорытпалардан дайындайды. Бірақ, егер жік металының қаттылығы жоғары болу керек болса және бастапқы қоспалы металл ыстық және суық күйінде нашар деформацияланса, онда прокаттау немесе созу арқылы сымды дайындау мүмкін болмайды. Бұл жағдайда қосымша металды құю арқылы қоспалы шыбық түрінде дайындайды.
Кейде металл түтік түріндегі арнайы ұнтақты сымды қолданылады. Түтіктің ішіне барлық қажетті пісіру материалдары салынады (легірлеуші, қышқылдандырушы, қалыптаушы және т.б. компоненттер).
Электрқожды пісіру үшін сым электродтарымен қатар кеңтілкемді таспадан немесе ірі габаритты табақтардан жасалған пластинкалы электродтар қолданылады.
Бірақ, негізінде қоспалы металдық материалдар ретінде болаттан немсе түсті металдардан және қорытпалардан дайындалған пісіру сымдары қолданылады.
Пісіру өндірісінің көпжылдақ тәжірибесінен алынған мәліметтер бойынша Мемлекеттік стандарттар қарастырылған:
пісіруге арналған болат сымның негізгі маркалары МЕСТ 2246 - 70 "Пісіру болат сымы";
балқытып қаптауға арналған МЕСТ 10543 - 98 "Балқытып қаптауға арналған болат сымы";
алюминий және оның қорытпаларынан дайындалған пісіру сымдары МЕСТ 7871 - 75 "Алюминий және алюминий қорытпаларынан пісіру сымдары";
МЕСТ 16130 - 90 "Мыс және мыс негізіндегі қорытпаларынан пісіру сымдары мен шыбықтары".
Басқа металдар мен қорытпаларды пісіру үшін қолданылатын пісіру сымдары мен шыбықтары, ведомствовалық сипаты бар арнайы техникалық жағдайлар бойынша жасалады.
Осылардың ішінде маңызы өте жоғары ол МЕСТ 2246 - 70.
МЕСТ 2246 - 70 - те пісіру сымдарының 77 маркасының химиялық құрамы белгіленген. Стандартта сымдардың тек химиялық құрамы және өлшемдері ғана белгіленеді, өйткені жік металының механикалық қасиеттері көптеген басқа факторларға (пісіру режимы, флюс маркасы, негізгі металдың қатысу үлесі және т.б.) тәуелді болып келеді. Стандарт бойынша сымның диаметрі (мм) белгіленген: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0. Осылардың ішінен тек диаметрі 1,6 - 8,0 мм сыды пісіруге және электродтарды жасауға қолданылады, қалғандары тек пісіуге және балқытып қаптауға арналған.
Стандарт бойынша сымның белгіленуі көрсетілген: "Св" - тағайындалуы (сварочная) - пісіруге арналған. Сосын легірлеу жүйесі бойынша оның ішіндегі элементтердің шамалас мөлшерлері. Жалпы қабылданған символикасы бойынша химиялық элементтер әріптермен белгіленеді: Б - ниобий; В - вольфрам; Г - марганец; Д - мыс; М - молибден; Н - никель; С - кремний; Т - титан; Ф - ванадий; Х - хром; Ц - цирконий; Ю - алюминий.Көміртектің орташа мөлшер әріпсіз проценттің жүздік үлесімен "Св" символдан кейін цифралармен көрсетіледі. Басқа элементтерге келсек, олардың мөлшері ≤1% - тен кем болса цифра қойылмайды. Мысалы Св-08Г2С маркалы сымды былай түсінуге болады: Св - пісіруге арналған, 08 - көміртектің мөлшері 0,08%, Г - марганец 2%-ке дейін, С - 1%-ке дейін. Св-06Х19Н9Т маркалы сымды былай айтуға болады: Св - пісіуге арналған, 0,06% көміртек, Х19 - хром 19%; Н9 - никель 9%, Т - титан 1%-ке дейін.
Кесте 1 - Кейбір пісіру сымдар маркаларының химиялық құрамы (МЕСТ 2246 - 70)
| Сым маркасы | С, көп емес | Mn | Si, көп емес | Cr, көп емес | Ni, көп емес | Mo | Ti,V | S, көп емес | P, көп емес |
| Св-08 | 0,1 | 0.35-0.60 | 0.03 | 0.15 | 0.3 | - | - | 0.040 | 0.040 |
| Св-08А | 0.1 | 0.35-0.60 | 0.03 | 0.10 | 0.25 | - | - | 0.030 | 0.030 |
| Св-08АА | 0.1 | 0.35-0.60 | 0.03 | 0.10 | 0.25 | - | - | 0.020 | 0.020 |
| Св-08ГА | 0.1 | 0.80-1.10 | 0.03 | 0.10 | 0.25 | - | - | 0.025 | 0.030 |
| Св-08 Г2 | 0.12 | 1.50-1.90 | 0.03 | 0.20 | 0.30 | - | - | 0.030 | 0.030 |
| Св-08 ГС | 0.10 | 1.40-1.70 | 0.60-0.85 | 0.20 | 0.25 | - | - | 0.025 | 0.030 |
| Св-08Г2С | 0.05-0.11 | 1.80-2.10 | 0.70-0.95 | 0.20 | 0.25 | - | - | 0.025 | 0.030 |
| Св-08ГСМТ | 0.06-0.11 | 1.00-1.30 | 0.40-0.70 | 0.30 | 0.30 | 0.20-0.40 | 0.05-0.12 Ti | 0.025 | 0.030 |
| Св-06Х19Н9Т | 0.08 | 1.0-2.0 | 0.4-1.0 | 18.0-20.0 | 8.0-10.0 | - | 0.5-1.0 Ti | 0.015 | 0.030 |
| Св-08Х19Н9 Ф2С2 | 0.10 | 1.0-2.0 | 1.3-1.8 | 18.0-20.0 | 8.0-10.0 | - | 1.8-2.4 V | 0.25 | 0.030 |
| Св-04Х19Н11М3 | 0.06 | 1.0-1.0 | 0.6 | 18.0-20.0 | 10.0-12.0 | 2.0-3.0 | - | 0.018 | 0.025 |
Элементтердің дәл мөлшері стандартта көрсетілген. Сымның диаметрі тұтынушыға жіберер кезінде ғана сым маркасының алдында цифрамен көрсетіледі. Мысалы, 2 - Св-08Г2С, мұнда басындағы 2 сымның диаметрі (2 мм). Зиянды қоспалар (күкір пен фосфор) бойынша сымға қойылатын талаптар сымның маркасында (тек көміртекті және легірленген болаттарда) А және АА әріптермен белгіленеді Мысалы, Св-08А. Жоғары легірленген сымдар үшін күкірттің мөлшері ≤ 0,030%-тен; ал фосфордың мөлшері ≤0,035-тен аспау керек.
МЕСТ 10543 - 98 стандарты бойынша балқытып қаптау үшін қолданылатын сымның 30 маркасы белгіленген, оның ішінде 9 маркасы - көміртекті, 11 маркасы - легірленген, ал 10 маркасы жоғары легірленген болаттардан жасалады. Сымдарды тағы химиялық құрамы бойынша бөлуге болады. "Нп" символы - сым балқытып қаптауға арналған деп көрсетеді (тек механикаландырылған балқытып қаптауға, бірақ электродарды дайындауға тиым салынады)."Нп" символдан кейін цифрлармен проценттің жүздік үлесімен көміртектің мөлшері, сосын әріптер мен цифрлармен басқа элементтердің мөлшері. Егер басқа элементтердің мөлшері 2%-тен кем болса, онда цифра қойлмайды. Мысалы Нп - 30 сымды былай қарастыруға болады: балқытып қаптауға аранлған көміртекті сым, көміртектің мөлшері 0,30%; Нп-105Х сымды - балқытып қаптауға арналған сым, көміртектің мөлшері 1,05%, ал хромның мөлшері 2%-ке дейін.
Тұтынушыға жіберер алдында, сымның диаметрі "Нп" символының алдында көрсетіледі. Стандартта сымдардың диаметрі 0,3 мм-ден 8,0 мм-ге дейін болады. Сонда, балқытып қаптауға арналған сымның толық белгіленуі: сым 3 Нп-105Х МЕСТ 10543 - 98.
МЕСТ 7871-75 бойынша алюминийден және алюминий-марганец, алюминий-магний, алюминий--кремний қорытпаларынан созу немесе престеу арқылы дайындалған сымның 14 маркасының химиялық құрамын белгілейді:
а) алюминийден - Св А 97 - ден Св А 5 - ке дейін (А1 > 99,5%);
ә) алюминий-марганецті қорытпа - Св АМц;
б) алюминий-магнийлі қорытпа - (СвАМгЗ, СвАМг4, СвАМг5, СвАМгб және т.б.);
в) алюминий-кремнийлі қорытпа - СвАК5; СвАК10; Св12.
Сымдардың құрамы олардың белгіленуінен түсінуге болады. Сымдардың диаметрі 0,8 мм-ден 12,5 мм-ге дейін . Мысалы, стандарт бойынша сымның шартты белгіленуі: 2 - Св АМц МЕСТ 7871-75.
МЕСТ 16130-90 бойынша пісіруге, дәнекерлеуге және балқытып қаптауға арналған мыс және мыс негізіндегі қорытпалардан дайындалған сым мен шыбықтардың химиялық құрамы белгіленген. Стандартта сымның 17 және шыбықтардың 12 маркасы белгіліенген. Маркалардың белгіленуі мыс және мыс қорытпаларының белгіленуіне сәйкес, бірақ "Св" символы қойылмайды. Сымдардың диаметрі 0,8 - 8,0 мм. Шыбықтардың диаметрі 6,0 және 8,0 мм. Осы стандартта сым мен шыбықтардың қолданылуы бойынша ұсыныстар да берілген.
Ұнтақты сымдар. Ұнтақты сымдар ішкі құрылысы кейде күрделі болып келетін түтік тәрізді сым болады (сурет 2). Ішкі жағы ұнтақ тәрізді материалымен толтырылады. Ұнтақ тәрізді толтырғыштың құрамы, әдетте негізді типті қаптамаларға сәйкес болады. Оның массасының металдық қабықшаның массасына қатынасы 15-40 % шекте болады. Таза сымның технологиялық артықшылықтарын сақтай отырып, ұнтақты сым пісіру ваннасының металын ауадан газды және қожды қорғауды қамтамасыздандырады және жік металын легірлеп зиянды қоспалардан тазартады. Пісіру ваннасының металын атмосфералық ауадан сенімді түрде қорғауын азоттың (ауадан жік металында еритін) мөлшерімен сипаттауға болады. Өйткені, осындай ұнтақты сыммен пісіргенде жіктегі азоттың мөлшері 0,02-0,025%-тен аспайды.
а - қарапайым түтікті; б - бір иінді қабықшалы; в - екі иінді қабықшалы; г - металл үлесі жоғары фигуралық; д - тұтас қималы түтік (жіксіз).
Сурет 2 - Ұнтақты сымдардың көлденең қималары
Ұнтақты сым - кез келген химиялық құрамды болаттарды пісіруге, арнайы қасиеттері бар қабаттарды балқытып қаптауға жарамды әмбебап пісіру материалы болып саналады. Кейбір жағдайларда флюстар және қорғаушы газдар сияқты пісіру материалдардың орнын алуы мүмкін. Ұнтақты сымдар балқытып қаптау жұмыстарында және азкөміртекті немесе азлегірленген болаттарды пісіргенде кеңінен қолданылады. Мұндай жағдай, пісіру жалғастың сапасының жоғары болуын қамтамасыздандыратын толтырғыштың (ұнтақ тәрізді шихта) массасы мен химиялық құрамын кең шектерде өзгертуге болатын мүмкіндіктеріне байланысты. Кейбір жағдайларда, ұнтақты сымдарды (рутил немесе рутил-флюоритты типті толтырғыштарымен) қосымша қорғауды қолдану (флюс немесе көиір қышқылды газ) арқылы пісіруге шығарылады. Ұнтақты сымды ең жиі таспадан жасап шығарады (сурет 3). Оңай деформацияланатын таспа бұмадан 1 арнаулы тазалағыш қондырғығаға 2 беріліп, алдын ала таспадан науа қалыптастыратын шығыршықтарға келіп түседі (а - а). Сосын шанақ 4 көмегімен науа қалыпты таспа шихтамен толтырылады да шығыршықтарда 5 сымның қалыпы толығымен қалыптасады (б - б, в - в). Содан сым фильераларда 6 диаметрі 2,0-2,5 мм-ге дейін деформацияланып, созу даңғара арқылы 7 өтіп арнаулы кассетаға 8 оралады.
Сурет 3 - Ұнтақты сымды дайындау үрдісінде технологиялық операциялардың сатылылығы
Қарастырылған технология бойынша аз диаметрлі сымды алуға болмайтындықтан, соңғы кездері пластикалық қасиеттері жоғары тұтас қималы болат түтіктерден ұнтақты сымдарды дайындау үрдістері жасаланып жатыр. Қажетті құрамды түтікті алдын ала ұнтақты толтырғышпен толтырып, оны бірнеше фильерелардан өткізу арқылы диаметрін 1 мм-ге дейін кішірейтіледі. Осындай диаметрлі ұнтақты сымды пайдалану арқылы сымның қолданылу саласымен пісірудің технологиялық мүмкіндіктерін кеңейтуге болады (кесте 2).
Кесте 2 - Ұнтақты сымдардың негізгі маракалары мен олардың тағайындалуы
| Сым маркасы | Тағайындалуы | |||
| ПП-АН1 | Төменгі бағытта азкөміртекті болаттарды механикаландырылған пісіру | |||
| ПП-АН3 | Төменгі бағытта азкөміртекті және азлегірленген болаттарды механикаландырылған пісіру | |||
| ПП-АН7 | Кеңістіктің барлық бағыттарда азкөміртекті және азлегірленген болаттарды механикаландырылған пісіру | |||
| ПП-1Х14Т-0 | Арматураның тығыздау беттерін механикаландырылған балқытып қаптау | |||
| ПП-3Х13-0 | Металдың металға үйкелісі жағдайында жұмыс істеітін бөлшектрді | |||
| ПП-200Х10Г80 | Тозу және соғу жағдайларында істейтін бөлшектерді механикаландырылған балқытып қаптау | |||
| ПП-1Х18Н9С6Г2 | Жоғары қысым мен температураларда істейтін бөлшектерді механикаландырылған балқытып қаптау | |||
| ПП-25Х5ФМС | Циклды термиялық жүктеме мен тозу жағдайында істейтін бөлшектерді механикаландырылған балқытып қаптау | |||
| ПП-50ХН2МФ | Жоғары соққы жуктемелер жағдайында істейтін бөлшектерді механикаландырылған балқытып қаптау | |||
| ПП-У20Х12ВФ | Тозу және соғу жағдайларында істейтін бөлшектерді механикаландырылған балқытып қаптау | |||
| ППК-300 | Кран дөңгелектерін флюс астында балқытып қаптау | |||
| ПП-Х6Г5СЮ-1 | Ұсақтағыш балғаларын балқытып қаптау | |||
| От ПП-ТН200 ПП-ТН450 | Тозу және динамикалық жүктемелер жағдайында істейтін темір жол жабдықтарының бөлшектерін балқытып қаптау | |||
Балқымайтын электродтар. Материал бойынша олар көмірлі, графитты, вольфрамнан, цирконийдан және гафнийден дайындалады. Осы материалдардың балқу температуралары өте жоғары. Балқымайтын электродтар тек доға жануын құаттау үшін қызмет атқарады, сондықтан жоғары температураға төзімділігі өте жоғары болу қажет (шығыны аз болу керек). Графитты және көмірлі электродтар көміртектің структурасымен айырылады. Графитты электродтарда көміртектің структурасы кристалдық, ал көмірлі электродтарда - аморфты. Қабырғасы 1 см болып келетін көмірлі электродтың электр кедергісі 0,0032 ом, ал графитты электрод үшін 0,0008 ом. Ауада көмірлі электрод 500ºC температурада, ал графитты электрод 640ºC температурада тотықтана бастайды. Осы көрсеткіштерге сүйенсек, графитты электродтарды пайдалану утымды болады.
Көміртектің қайнау температурасы жоғары болғандықтан (>4500ºK) булану салдарынан шығыны өте аз, бірақ ауамен әрекеттесу арқылы оның тотықтануы мен жануынан пісіру ваннасы көміртектенуі мүмкін. Электродтын диаметрі ұлғайған сайын оның қыздырылуы азайады. Сондықтан көмірлі және графитты электродтардың диаметрі (>6 - 20 мм). Бірақ үлкен диаметрлі электродтар пісірушінің жұмысын қиындатады.
Қиын балқитын металдардан жасалған электродтарды қолданылу арқылы элетродтардың диаметрін азайтып, жік металының көміртектенуіне жол бермеуге имүмкіндік туады. Пісіруде кеңінен волфрам электродтары қолданылады. Олардың механикалық қасиеттері жоғары және салыстырмалы түрде электр кедергісі төмен. Волфрамның балқу температурасы 3410ºC, ал қайнау температурасы 4700 °С. Оларды МЕСТ 23949-80 сәйкес таза вольфрамнан немесе вольфраммен белсендіруші қоспалар қосу арқылы шығарады. Белсендіруші қоспалар ретінде торий диоксиді, лантан және иттрий тотықтары қызмет атқарады.
Кесте 3 - Балқымайтын вольфрам электродтардың сипаттамалары
| Марка | Химиялық құрамы, % | Диаметр, мм | Ұзындығы, мм | Марки-ровка (түсі) | |
| Номиналды мөлшері | Шеткі ауытқуы | ||||
| ЭВЧ | Вольфрам, ең кемінде 99,92 | 0,5 | ±0,2 | ³3000 (бума) | Белгіленбейді |
| 1,0; 1,6; 2,0; 2,5 | ±0,1 | 75±1; 150±1 | |||
| 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 | ±0,2 | 200±2; 300±2 | |||
| ЭВЛ | Вольфрам және лантан тотығы (1,1-1,4) | 1,0; 1,6; 2,0;2,5; 3,0; 4,0 | ±0,1 | 75±1; 150±1 | Қара |
| 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 | ±0,2 | 200±2; 300±2 | |||
| ЭВИ-1 | Вольфрам және иттрий тотығы (1,5 - 2,3) | 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 | ±0,1 | 75±1; 150±1; 200±2; 300±2 | Көк |
| 8,0; 10,0 | ±0,2 | ||||
| ЭВИ-2 | Вольфрам және иттрий тотығы (2,0 - 3,0) | 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 | ±0,15 | 75±1; 150±1; 200±2; 300±2 | Күлгін |
| ЭВИ-3 | Вольфрам және иттрий тотығы (2,5 - 3,5) | 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 | ±0,15 | 75±1; 150±1; 200±2; 300±2 | Жасыл |
| ЭВТ- | Вольфрам және торий диоксиді (1,5 - 2,0) | 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 | ±0,15 | 75±1; 150±1; 200±2; 300±2 | Қызыл |
Мысалы, диаметрі 2,0 мм және ұзындығы 150 мм ЭВЛ маркалы электродтың шартты белгіленуі келесі:
Вольфрамды электрод ЭВЛ - 2 - 150 МЕСТ 23949-80.
Вольфрам сырықтарын ұнтақтардан престеп, күйдіріп сосын соғып жасайды. Нәтижеде бөлек түйіршіктер пісіруліп бірігеді. Осылай алынған дайындаманы созу арқылы қажетті диаметрлі сырықтарға айналдырады.
Вольфрамды белсендіруші қоспалармен легірлеу арқылы катодтың (вольфрам) эмиссиялық қабілеті, жоғары токтарда электродтардың төзімділігі және доға жануының турақтылығы едәуір артады. Бірақ, вольфрам негізіндегі электродтар пісіру кезінде ауаның оттегінен тотықтануынан инертті газдармен қорғауды талап етеді. Вольфрам электродтары аргон және ггелий сияқты инертті газдарда доғалы пісіруде және пісіру мен кесудің, балқытып қаптау мен тозаңдатудың плазмалық үрдістерінде қолданылады
Цирконий мен гафний электродтары плазмотрондарда металдарды жылу арқылы кесу кезінде қолданылады.
Ұсынылған әдебиет:
1 нег. [Т2,9-35]. 3 нег. [23-37].
Бақылау сұрақтары:
1. Қандай материалдардан электрод сырықтарын дайындайды?
2. Ұнтақты сымдарды қалай дайындайды?
3. Балқымайтын электродтардар дегеніміз не?
4. Вольфрам электродтарына қандай МЕСТ арналған?
5. Цирконий мен гафний электродтары қай жерде қолданылады?