«Федералдық білімді дамыту институты» федералдық мемлекеттік мекемесі білім беру саласында бастауыш кәсіптік білімді жүзеге асыратын білім беру мекемелерінде оқу үрдісінде оқулық ретінде пайдалануға ұсынылған

6 стереотиптік басылым

ӘОЖ 621.791.7:621.791.5(075.32) КБЖ 30.61ші722

Бұл кітап Қазақстан Республикасының Білім жəне ғылым министрлігі жəне «Кəсіпқор» холдингі» КЕАҚ арасында жасалған шартқа сəйкес «ТжКБ жүйесі үшін шетел əдебиетін сатып алуды жəне аударуды ұйымдастыру жөніндегі қызметтер» мемлекеттік тапсырмасын орындау аясында қазақ тіліне аударылды. Аталған кітаптың орыс тіліндегі нұсқасы Ресей Федерациясының білім беру үдерісіне қойылатын талаптардың ескерілуімен жасалды. Қазақстан Республикасының техникалық жəне кəсіптік білім беру жүйесіндегі білім беру ұйымдарының осы жағдайды ескеруі жəне оқу үдерісінде мазмұнды бөлімді (технология, материалдар жəне қажетті ақпарат) қолдануы қажет. Аударманы «Delta Consultіng Group» ЖШС жүзеге асырды, заңды мекенжайы: Астана қ., Иманов көш., 19, «Алма-Ата» БО, 809С , телефоны: 8 (7172) 78 79 29, эл. поштасы:

іnfo@dcg.kz

Овчинников В.В.

Электрмен пісіру жəне газбен пісіру жұмыстарының технологиясы:Орта арнайы кəсіптік білім беру оқу орны студенттеріне арналған оқулық / В. В. Овчинников. — 6-басылым,стерео — М. «Академия», баспа орталығы,2015.

Мектеп жəне газдық дəнекерлеу туралы жалпы мəлімет берілген. Қорытпа жəне түсті метеллды дəнекерлеу технологиясы сипатталған. Электрмен пісіру жəне газбен пісіру жұмыстарын жүргізгенде қолданылатын құралдар қаралған. Оқулық КМ.02 “Әр түрлі болаттан жасалған деталді дəнекерлеу жəне кесу, əртүрлі кеңістіктегі шойын”дəнекерлеуші профессионалдық модуль мамандығын игергенде оқулық пайдаланады.

Орта арнаулы кəсіптік білім беру оқу орны студенттеріне арналған.

КБЖ 30.61ші722

“Дəнекерлеуші” (Электрмен пісіру жəне газбен пісіру жұмыстарының технологиясы) мамандығы бойынша бұл оқулық оқу

-əдістемелік комплекстің бөлігі болып табылады.

Оқулық КМ.02 “Әр түрлі болаттан жасалған деталді дəнекерлеу жəне кесу, əртүрлі кеңістіктегі шойын” дəнекерлеуші профессионалдық модуль мамандығын меңгергенде оқулықты пайдаланады. Өскелең ұрпақтың оқу -əдістемелік комплексі дəстүрлі жəне инновациялық оқу материалдарын қамтиды,жалпы білім беру жəне жалпы кəсіптік білім беру тəртібі жəне кəсіптік модульді қамтамасыз ету келісілген. Әр комплекс оқулық жəне оқу əдістерін, оқытудың құралдарын жəне бақылауды, кəсіптік жəне жалпы құзыретті меңгеруге,оның ішінде жұмыс берушінің талабын ескерген. Оқулық электронды білім беру ресурстарымен толықтырылған. Электрондық ресурста теориялық жəне интерактивті практикалық жаттығулар модулдері жəне тренажерлар, мултимедиялық нысандар, қосымша материалдарға сілтеме жəне интернеттегі ресурстар көрсетілген. Оқулықта терминологиялық сөздік жəне электронды журнал, оқу үрдісінің негізгі параметрлері, жұмыс уақыты, бақылау жəне практикалық жұмыстардың нəтижесі белгіленген. Электронды ресурстар оқу үрдісіне оңай ыңғайланады жəне əр түрлі оқу бағдарламаларына икемделеді.

Дəнекерді өнеркəсіптің негізгі салаларында, металлаопрокат тұтынуда қолданады, дəнекерлеудің нəтижесінде металдың шығыны, жұмыстың орындалу мерзімі жəне өнімнің еңбек сыйымдылығы үрдісі қысқарады. Қазіргі уақытта дəнекерлеу жұмыстарын судың астында жəне ғарышта орындай береді. Дəнекерлеу құрастырылымы жəне дəнекерлеу механизмі дең- гейі жылдан жылға өсуде. Дəнекерлеуді күнделікті қолдану есебінен экономикаға көптеген миллиондар жүз мыңдап құйылады деп санал- уда. Автоматизация саласында жеткен жетістіктер жəне дəнекер- леу үрдісінің механизмі осындай маңызды нысандардың техноло- гиясын түптамырымен өзгертуге мүмкіндік берді,домна пеші,мосты- лар,құбыржелісі,суда химиялық құралдар, су турбинасы. Дəнекрелеуді пайдалану машина құрылысын жетілдіру жəне техниканың жаңа саласын дамытуға-зымыран құрастыру, атом шығыны қаражатын төмендетуге,өндіріс циклінің ұзақтығын қысқар- туға,өнімнің сапасын жақсартуға мүмкіндік береді Газбен жəне электрмен дəнекерлеу жұмыстарының техноло- гиясы осы оқулықта баяндалған,негізгі үдеріс мазмұндалған,болатты газдық жəне имектеп дəнекерлеп кесуде ағып кететін, шойын жəне түсті металл, дəнекерлеу жалыны туралы негізгі мəлімет келтірілген жəне дəнекерлеу ыдысымен өзара əрекеті,ондағы ағып кету үдерісі жəне дəнекерлеу материалына қойылатын талаптар,газдық дəнекер- леу тəртібіне ұсыным берілген. Оқулықта имектеп дəнекерлеу жəне оның сұйық металмен дəнекерлеу ыдысында араласуы,имектеп дəнекерлеу жігінің пайда болу параметрі əсері, жəне дəнекерлеудің бірігу сапасы туралы не- гізгі мəліметтер келтірілген. Оқулықта байқалмайтын газды имектеп дəнекерлеу технологи- ясына жəне оған қолданылатын құралдарға айтарлықтай көңіл бөлін- ген.

1.1.

Жану реакциясы, əдетте, қатты, сұйық немесе газ тəріздес заттар оттегімен қосылған кезде орын алады, алайда кейбір металлдар тек оттегіде ғана емес, өзгеше де жана алады. Газ жалынымен өңдеуде əр түрлі газдардың оттегіде немесе ауада жану процессі ең үлкен мəнге ие. Кез-келген газ қоспасының жануы оның жану процесінің жағдайына тəуелді белгілі бір температурада тұтану кезінде басталады. Өрт басталғаннан кейін, сыртқы жылу көзімен газды одан əрі қыздыру міндетті болмайды, өйткені газдың жылу мөлшері жанғыш қоспалардың жаңа порциясының жануын қолдау үшін жеткілікті болады. Жанудың тұрақты процесі тек мына жағдайда ғана, егер жанғыш қоспаның жану кезінде бөлінетін жылу газдың жаңа порцияларын қыздыру үшін де, сондай-ақ қоршаған ортаға кететін жылу шығындарын өтеу үшін де жеткілікті болғанда мүмкін. Оттегіде немесе ауада газдың жануының қажетті шарты - тұтану шектері деп аталатын белгілі бір шегінде қоспадағы жанғыш газдың мазмұны. Жанғыш қоспалардың тұтану жылдамдығына орай (жалынның жылдамдығы таралу) жанудың мынадай үш түрін ажыратады: Тұтану жылдамдығы (жалынның таралу жылдамдығы) келесі факторларға тəуелді болады:

Газ жалынымен өңдеу процесстерінде қолданылатын жанғыш газдар негізінен басқа газдармен көмірсутектердің қоспалары болып табылады. Барлық жанғыш газдардан таза түрінде тек сутегі ғана қолданылады. Құрамында көмірсутектері бар барлық жанғыш газдар құрылысы бойынша ацетилен оттегілік жалынға ұқсас сəулелі өзегі бар жалынды түзеді. Жанғыш газ құрамында көміртегі неғұрлым көп болған сайын, жалынның сəулелі өзегі соғұрлым резче кескінделген. Көмірсутекті газдарға қарағанда сутегі-оттегілік жалын сəулелі өзекті түзбейді, бұл сыртқы түрі бойынша жалынды реттеуді қиындатады. Ацетиленнен басқа сəулелі өзегі бары жалынды түзетін жанғыш газдарға келесілер жатады: метан, пропан, бутан, пропан-бутандық қоспалар, табиғи газдар, мұнайлық газ, пиролиз ыдырау газы жəне  т. б.

1.2.

Жану реакциясы — ол жанғыш заттардың оттегімен қосылыстарының реакциясы. Жанғыш газдың жану процессі осы процесстің жүріпжатырған шарттарына тəуелдібелгілі температурада газдың тұтануынан басталады. Жану басталғаннан кейін газды сыртқы көзден одан əрі қыздыру, егер жану кезінде бөлінетін жылу мөлшері жанғыш қоспалардың жаңа порцияларының жануын қолдау үшін жəне қоршаған ортаға кететін жылу шығындарын өтеу үшін жеткілікті болса, талап етілмейді. Ацетиленнің жануреакциясыныңбарысынақарай, дəнекерлеуші ацетилен оттегілік жалын белгілі бір нысанға ие (сур. 1.1). Жалынды үш аймаққа бөлуге болады: 1 өзек, 2 орта аймақ жəне 3 алау. Жалынның 1 өзегінің ішкі бөлігінде мүштіктен келіп түсетін газ қоспасын тұтану температурасына дейін біртіндеп қыздыру жүреді. Жалынның өзегінде ацетиленнің термиялық ыдырауы жүреді, ол өзекте жанарғыға берілетін оттегінің болу есебінен жылдамдайды.

Сурет 1.1. Пісіру жалынының құрылысы:а — қалыпты жалын; б — қышқылдандыру жалыны (мол оттегі);

Жалынның өзегінде ацетилен келесіге жіктеледі:

+ 0

.        (1.1.) Түзілетін көміртек жалынның өзегін оның сəулеленуін туғызатын нəзік қатты қызған қабатпен қоршайтын өте ұсақ қатты бөлшектерді білдіреді. Өзектің қабықшасы дəнекерлеуші жалынның ең жарқын бөлігі болып табылады. Жалынның өзегінің температурасы 1 450... 1500 °С құрайды. Өзектің сыртқы түрі бойынша көзбен газ қоспасыныңқұрамынжəне дəнекерлеу оттықтарының жарамдылығын айқындайды. Жалынның 2 орта аймағында қоспаларда жүрген көміртектің оттегімен толық емес тотығуы жүреді:

.        (1.2) Осы реакция кезінде бөлінетін жылу қоспаны жылыту жəне онда болып жатқан қышқылдану процесстерінің жеделдеуіне жəрдемдеседі. 1.2 суретте көрсетілгендей 2 орта аймағы ең жоғарғы температурасымен сипатталады. Жалынның 3 алауында көміртегі мен сутегі оксидінің олардың ауадан келіп түскен оттегімен өзара əрекеттесу кезінде жанып болуы орын алады:

Сурет 1.2. Ацетилен-оттекті жалынның белдігі бойынша температураны бөлу

1 — өзек; 2 — орта аймақ; 3 — алау

Бұл ретте жылудың үлкен мөлшері бөлінеді, алайда алаудың 3 үлкен көлемді аймағына орай онда температура орта аймағына 2 қарағанда төмен.

Қалыпты жалынды түзу үшін (1.1, а суретті қараңыз) және ацетиленнің толық жануы үшін оның әрбір көлеміне жанарғыға оттегінің келесідей көлемін жеткізу қажет, яғни в

= ^к/У а = 1

қарым-қатынасында.

Қалыпты жалынды в = 1,1...1,3 алуға болады. Бұл қарым-қатынасты ұлғайтқан кезде (> 1,3) жалын тотықтандыратын сипатына ие (тотықтандыру жалыны), себебі ол құрамында тотықтандыратын металл артық оттегіге ие. Бұл жағдайда жалынның өзегі қысқарып, тікшиеді, және кескін нақтылығы кемірек болады (1.1, б суретті қараңыз), ағарады және көкшілдеу түске ие болады. Түсетін оттегінің мөлшерін азайту кезінде (артық ацетиленді) көміртекті жалын пайда болады (1.1, в суретті қараңыз). Орта аймақтың көлемі бұл ретте ұлғаяды, өзек бұлдырап және оның артында жасыл түсті "ацетиленді қауырсын" пайда болады. Ацетиленнің біршама артықшылығында көміртек бөлшектері және сыртқы аймағында да пайда болады, жалын түтеп, ұзарады және қызылдау түске ие болады. 1.3 сурет жалынның ең жоғары температурасының газ қоспасының құрамына тәуелділігі көрсетілген (ондағы оттегінің мазмұны).

т,°с

40        50        60        70        80 0

Сур. 1.3. Жалынны ң е ң жо ғ

ары температурасыны ң

газ қ

ә

байқалады. Жеткілікті таза оттегі мен ацетилен үшін максималды температураға 3 100...3 200 °С қабылдауға болады. Ацетиленді жалында түзілетін еркін көміртек балқытылған металлмен сіңірілуі мүмкін, сондықтан мұндай көміртекті жалын деп аталады. Ол қалыпты немесе тотықтандыру жалын температурасымен салыстырғанда неғұрлым төмен температураға ие. Құрамына көмірсутектер енетін газдар - ацетилен алмастырғыштардың жалынының құрылымы ацетилен оттегілік жалынның құрылымынан айтарлықтай айырмашылығы жоқ, бірақ кемірек айқындалған сәулелі өзекке ие, бұл сыртқы түрі бойынша жалынның құрамын реттеуді қиындатады.

Жалын температурасы — оның жылу қасиеттерін айқындайтын маңызды бағамдардың бірі. Температура неғұрлым жоғары болған сайын, соғұрлым металлды қыздыру және балқыту тиімдірек. Жалынның құрамының әртектілігі оның белдігін бойлай және көлденең қимасында оның жекелеген аймақтарында температураның айырмашылықтарын шақырады. Көптеген көмірсутекті газдарда жалынның ең жоғары температурасы өзегіне тікелей жақын —

жалынның орта аймағында шоғырланған. Орта аймақ өз құрамында көміртегі мен сутегі оксидіне ие бола тұра, оған қоса қалпына келтіру қасиетіне ие болғандықтан, жалынның өзегі металдың бетінен 2...3 мм қашықтықта тұратындай етіп жанарғыны орналастыра отыра дәнекерлеуді нақ осы аймақпен жүзеге асырады. Жалынның температурасына жанғыш газдың қоспасының оттегімен арақатынасы елеулі әсер көрсетеді. Температураның максимум артуына байланысты жанарғы да артып және солға мүштік жағына қарай қисаяды, бұл қоспада оттегінің артықшылығы кезінде оның жану процесінің жылдамдығының ұлғаюымен түсіндіріледі. 250.400 дм3/сағ ацетилен шығынымен в = 1,1... 1,2 газдар қоспасының арақатынасы кезінде жалынның ішкі өзегінен әртүрлі қашықтықтағы дәнекерлеу жанарғысының ацетилен оттегілік жалынының температурасы мынадай:

Температура, °С ...............3 050.3 150 2 850.3 050        2 650.2 850 2 450.2 650

Жалын температурасы қоспалар арақатынасының өзгеруінен жоғары оттегі мазмұнында ең жоғары мәнге жете отыра айтарлықтай өзгереді. Металдың жалынмен қыздырылуы жалынның жанғыш қоспасының ағынымен және онымен жанасатын металл учаскесінің беті арасындағы амалсыз конвективті және сәулелі жылу алмасуға негізделген. Сәулелі жылу алмасу мардымсыз және жалын мен металлдың жалпы жылу алмасуынан 5.10% құрайды. Пісіру жалынын конвективті жылу алмасу көзі ретінде қарастыруға болады. Еріксіз конвективті жылу алмасу қарқындылығы жалын мен қыздырылатын металдың беткі температурасының айырмашылығына, сондай-ақ осы бетке қатысты жалынның ағынының орын ауыстыру жылдамдығына байланысты. Жалпы түрде жылу мөлшерін білдіретін, металдың қыздырылатын беткі алаңының бірлігі арқылы уақыт бірлігіне жалынмен енгізілетін жалынның q2 үлестік жылу ағынын Ньютон ережесімен білдіруге болады: q

= a(T n

),        (1.4) мұнда a — еріксіз конвективті және сәулелі жылу алмасу коэффициенттер сомасына тең жалын мен металл арасындағы жылу алмасу коэффициенті, кДж/(см2 -с-К); Тп—жалынның газдар ағынының температурасы, К; Т — жалын ағыны бағытталған металл бетінің температурасы, К.

Металды қыздыру және оның температурасын ұлғайту процесінде а

коэффициенті азаяды.

Металдың бетіне бағытталған жалынның газ ағыны деформацияланады, және сорғалай отыра металл бетіндегі көлемі бойынша айтарлықтай учаскені қыздырады. Беттің бұл учаскесін қыздыру дағы деп атайды. Қыздыру дағы бойынша жалынның үлестік жылу ағынын бөлу жалынның көлбеу бұрышына, шүмектерден қыздырылатын металлға дейінгі арақашықтыққа, және жанарғы шүмегінен өтетін жанғыш қоспаның орташа жылдамдығына тәуелді. Жалынның q тиімді жылу қуаты дегеніміз уақыт бірлігіне жалынмен металлға енгізілетін жылу мөлшері. Бұл қуат негізінен жанғыш газ шығынына байланысты, оның ұлғаюына қарай ол да артады (сур. 1.4).

Газ жалынымен металды қыздыру тиімділігі жалынның q тиімді қуатының жанармай жануының төменгі жылылығы бойынша есептелетін жалынның толық жылу қуатына q№ қатынасын білдіретін тиімді ПӘКци- мен бағаланады: Ацетиленнің әр түрлі шығыстарына (қарапайым дәнекерлеу жанарғыларының ұштықтарының жеті нөмірлерімен қамтамасыз етілетін) құрылған кестеден (сур. 1.5) металдың бетінен жалынның жылуалмасу шарттарының өзгеруі салдарынан ацетилен шығынының ұлғаюына қарай жалынның ц и

тиімді ПӘК, демек, қыздыру тиімділігінің құлдырайтынын көреміз. Балқыту процесінің өнімділігін анықтайтын негізгі бағам жанғыш газдың шығыны болып табылады.

Газбен пісіру кезінде толық ПӘК мардымсыз. Мысалы, қалыңдығы 3 мм болатты ацетилен оттегілік дәнекерлеу кезінде

а ,дм

/ч

Сурет 1.4. Жалынны ң т

иімді жылу қ

уатыны ң

ацетилен шы ғ

ынына т ә

уелділігі (пісіру жылдамды ғ

б ұ

йымдарды ң қ алы ң ды ғ

ы 6 мм)

Сурет 1.5. Жалынны ң

тиімді П

К-ні ң

ацетилен шы ғ

ынына т ә

уелділігі

балқытылатын аймақ айналасында пісірілетін металлды (ванналар, жіктер) қыздыруға кететін жылу шығындары шамамен 45% құрайды. Пісірілетін металдың қалыңдығы немесе оның жылу өткізгіштігі ұлғайған кезде балқытылатын аймақтан тыс оны қыздыруға шығынның құрамдасы ұлғаяды. Металлды балқыту және пісіру ваннасын басқару үшін жалынның белдігі бойынша ең жоғары шамаға жететін жалынның механикалық әрекеті маңызды. Пісіру жанарғыларында жалынның газдар қысымының үлкен

қуаты 0,01 МПа жетеді.

Балқытумен газбен пісіру оның аз өнімділігіне, жылу тиімділігі мен доғалыға қарағанда автоматтандырудың күрделілігіне орай болаттың, шойын және кейбір түрлі-түсті металдардың шағын қалыңдығын пісіруде қолданылады. Металдың үлкен қалыңдығы кезінде газбен пісіру қандай да бір себептермен электрлік пісіруді қолдану қиын болатын жағдайларда ғана қолданылады. Газбен пісірудің өнімділігін жалынның жылу қуатын ұтымды пайдалану арқылы, атап айтқанда, оның жылдамдығын арттыру кезінде пісірудің жақсы сапасын алуға мүмкіндік беретін қуат пен реттеуді іріктеу арқылы, сондай-ақ кейбір жағдайларда жалын алауынан шығатын газдардың жылуын пайдаланумен арттыруға болады.

Жанарғының жалынымен қыздыру кезінде қосылатын бөлшектердің металлының жергілікті балқуы жүреді. Жиектердің балқытылған металлы қоспалар металымен бірге пісіру ваннасын түзеді. Пісіру ваннасы қатты металмен анықталатын шекараларда орналасқан. Сұйық металл бөлшектердің жиектерін сулап, оларды жабушы пленканы жояды да, және атом аралық өзара әрекет күштерінің көріну мүмкіндігін туғызады.

Пісіру процесінде газ жалыны қосылатын бөлшек жиектерінің бойымен жылжиды. Онымен бірге пісіру ваннасы да жылжиды. Пісіру ваннасының жүйелі салқындауы мен металдың қатуы нәтижесінде пісіру жалғасы түзіледі. Пісіру ваннасының көлемі қосылатын бөлшектердің көлемінен салыстырмалы кіші, сондықтан жылудың қарқынды бөлінуі жүреді. Пісіру ваннасының металлын сұйық күйде ұстап тұру үшін, және пісіру процесінің қалыпты ағуы үшін қыздыру көзі жоғары температура мен үлкен жылу қуатына ие болуы қажет. Ацетилен оттегілік пісіру кезінде металдың пайдалы қыздыруына жалынның жалпы жылу қуатының 10 % жұмсалады, жылу қуатының қалған бөлігі жоғалады.

Пісіру ваннасының сұйық металлы металлдың беткі қабаттарының тотығуынан түзілетін газдар және қождармен жанасады. Оттегі және азот пісіру ваннасына ауадан келіп түседі. Оттегі, сондай-ақ жанарғыдан берілетін газ қоспасынан келіп түседі. Сутегі негізінен жалыннан, сондай-ақ кейбір металдардың сулы бу ыдырауы кезінде немесе пісіру алдында оларды дұрыс тазаламау салдарынан бөлшектердің жиектерінде қалған әртүрлі ластанудың құрамына кіретін көмірсутектердің ыдырауы кезінде ылғалмен өзара әрекеттесуі нәтижесінде келіп түседі. Пісіру ваннасының металлымен газдардың өзара әрекетесуі әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, оттегі алюминий, магний және мыс сияқты металдармен белсенді түрде жалғанады. Азот мыспен және алюминиймен өзара әрекеттеспейді. Газбен пісіру кезінде пісіру ваннасының балқытылған металлына жалынның орта аймағының негізінен СО және Н2 және ішінара су буы, сондай-ақ СО2, О2 және N2 тұратын газ ағыны белсенді әсер етеді. Жалынның орта аймағында сондай-ақ жалын өзегінің шекарасында СО түзумен толық тотығып үлгермеген елеусіз мөлшерде еркін көміртектің болуы мүмкін. Пісіру ваннасында жүретін реакциялардың сипаты жанғыш қоспада газдардың арақатынасына тәуелді жалынның орта аймағының құрамымен анықталады.

Пісіру процесінде балқитын металл ең көп өзгерістерге  ұшырайды. Бұл ретте қоспалар мен металда легірлеуші қоспалардың мазмұны өзгереді, сондай-ақ оны оттегімен, ал кейбір жағдайларда — сутегімен, азотпен және көміртегімен байыту жүруі мүмкін. Сондықтан, темірдің көміртегімен және қатысатын қоспалар мен қосымшалардың Mn, Sі, S, P қорытпасын білдіретін болатты пісіру кезінде пісіру ваннасының сұйық металындағы реакция сызбасы сур. 1.6 ұсынылған түрге ие. Сұйық металдың үстіндегі қабаттында оксидтердің түзілу жылдамдығы өте жоғары. Пісіру ваннасында орналасқан оксидтер балқытылған металмен өзара әрекеттеседі. Тотығу процессін болдырмау немесе әлсірету үшін пісіру ваннасына флюстер және қоспа металл арқылы ашытқыш енгізеді, яғни пісіру ваннасының металлымен салыстырғанда оттегіне үлкен ұқсастыққа ие заттар. Ашытқыш ретінде жанарғының жалынынан келіп түскен көміртегі, көміртегі оксиді және сутегін қолданады. Түсті металдар үшін жалын жанарғысы тотығуды қамтамасыз етпейді, сондықтан флюсты қолдану қажет. Сутегі пісіру жігінде кеуектердің түзілуіне әсер етеді. Пісіру ваннасының үстіндегі қабатында бөліне отыра, ол сұйық және қатты металдарда әртүрлі ериді. Сутегінің сұйық аллюминийде ерігіштігі қаттыға қарағанда жоғары болады, сондықтан жіктің металлы қатаюы барысында атмосфераға шығуы қажет газ көпіршіктері бөлінеді. Керісінше жағдайда, мысалы, ванналардың тез қатаюы кезінде газ тесіктер күйінде металда қалады. Сондай-ақ, сутектің бар болуы металда қалдық кернеулердің туындауына алып келеді. Бұл ретте металлдың пластикалық қасиеттері төмендеп, және нәзік сынуы орын алуы мүмкін. Пісіру ваннасының балқытылған металымен газдар ғана емес, сонымен қатар қож да өзара әрекеттеседі. Әдетте, қож пісіру ваннасының бетінде орналасқан, өйткені олардың тығыздығы балқытылған металл тығыздығынан аз. Қождар белгілі бір химиялық және физикалық қасиеттерге ие. Химиялық қасиеттері қождардың құрамына кіретін оксидтерінің сипатымен анықталады. Сол немесе өзге де оксидтерінің басым түсуіне байланысты қождар қышқыл немесе негізгі болуы мүмкін. Мүмкіндігінше, газбен пісіруде кезінде пайда болатын қождар тез қатайғаны, кіші тұтқырлық пен тығыздыққа, жоғары газ өткізгішдік пен қатты күйде жіктің металлымен әлсіз ілінісуге ие болғаны жөн. Керісінше жағдайда, қождардың бөлшектері жіктің металлында тұтылып қалып, оның беріктігі мен коррозиялық беріктігін төмендетеді.

Шлак - қож Газдар пісіру ваннасынан бөлініп шығып үлгермейді, ал бұл кеуектердің түзілуіне алып келіп, жіктің бетінен қождардың қалдығын кетіруді қиындатады, сайып келгенде бөлшектер сапасын нашарлатады. Пісіру жанарғысын ауыстыру кезінде бұрын балқытылған пісіру ваннасы салқындай бастайды. Онда металдың кристалдануы жүреді. Кристалдану процесі кезеңді жүреді: бағаналы кристалдардың өсуі не баяулайды, не тоқтатылады, сондықтан металл жігі бағаналы және қабатты (қабыршақты) құрылымға ие. Газбен пісіру кезінде салыстырмалы баяу қыздыру жүреді, негізгі металлдың балқымаған түйірлерінің күшейтілген өсімі, соның салдарынан жіктің металлының ірі түйіршікті құрылымы түзіледі.

Жанарғының жалынының жылуы әсерінен пісіру ваннасының металлының балқуы мен оның шекарасына жалғас негізгі металлдың қызуы жүреді. Негізгі металдың қыздыру кезінде құрылымы өзгеретін

бөлігі термиялық ықпал аймағы немесе жік маңайының аймағы деп аталады. Осы аймақтың әртүрлі учаскелері балқу температурасына жақын температурада қыздырылудан (пісіру ваннасының шегінде), құрылымдық өзгерулер температурасы басталғанға дейін (қыздыруға ұшырамаған негізгі металдың шегінде) қыздыруға ұшырайды. Пісіру жалғасы (сур. 1.7) пісіру ваннасын кристаллдау нәтижесінде пайда болған жіктен 1, термиялық ықпал 2 мен қыздыру ықпалына ұшырамаған негізгі металлдан 3 тұрады.

участогі

Сурет 1.8. Т өмен көміртекті болатты газбен пісіру кезінде термиялық ықпал ету аймағының құрылымының сызбасы

Құрылымдық өзгерістердің сипатына байланысты термиялық ықпал ету аймағын (ТЫА) жекелеген учаскелерге бөлуге болады (сур. 1.8). жіктің жанында толық емес балқыту учаскесі немесе балқыту шекарасы орналасқан. Одан кейін толық қайта кристалдау учаскесі (қызып кету учаскесі) жүреді. Бұл учаскеде металл сұйық фаза түзу температурасына дейін қызады. Ол ірі түйіршікті құрылымыммен сипатталады және газбен дәнекерлеу кезіндегі біршама ұзындыққа ие (жік шекарасынан шамамен 21 ...23 мм). Бұдан әрі орташа ұзындығы 4.5 мм болып табылатын нормалау учаскесі бар. Одан кейін негізгі металлға ауыспалы толық емес (ішінара) қайта кристалдау учаскесі. Толық емес қайта кристалдау аймағының учаскесінің ұзындығы 2.3 мм-ге тең болса, ал термиялық ықпал ету аймағының жинақты ұзындығы болатты газбен пісіру кезінде орташа 27.30 мм құрайды. Жанарғының ұштығының нөмірін ұлғайту термиялық ықпал ету аймағының ұзындығы өсуіне әкеледі. Пісіру жылдамдығын ұлғайту термиялық ықпал ету аймағының өлшемдері азаяды.

Доғалы пісірумен салыстырғанда кем концентрацияланған жылуды енгізу нәтижесінде газбен пісіру кезінде қыздырылған металдың көлемі доғалы кездегіге қарағанда айтарлықтай үлкен болады. Бұл, ең алдымен, пісіру операцияларын орындау кезеңінде орын алатын уақытша деформациялардың айтарлықтай артуына әкеледі. Уақытша деформациялар бірқатар жағдайларда соншалықты үлкен болып, бұл қалыпты пісіру процесін жүргізуге кедергі келтіреді. Мысалы, пісіруге жататын жиектер ауқымды қашықтықтарға алшақтайды. Бұл жағдайларда жұқа табақты металлды түйістіріп және айқастырып пісіру кезінде пісіру процесінің өзінде жергілікті қысыммен немесе соққылармен түзетуді қолдануға тура келеді. Уақыт кеңістігінде деформациялардың дамуы жіктің өзін орындаудан озық жүреді, осыған орай пісіру арқылы қосылатын элементтер қайтымсыз бұрмалауға түседі. Кейіннен салқындату кезінде жүретін деформациялармен қосыла отыра, газбен пісіруден кейін жалпы қалдықты деформациялар әдетте доғалы пісіруге қарағанда пісіру тораптарының үлкен бұрмалануын тудырады.

Газбен пісіру алдында элементтердің қатаң бекітуін қолдану көп жағдайда бермейді қалаған нәтижені бермейді, себебі жіктен тыс бекіту қыздыру кезінде жік маңайында айтарлықтай аймақта пластикалық сығымдалуға алып келеді, бұл тіпті деформацияны ұлғайтуы мүмкін. Егер бекіту пісірілетін жиектерге жақын орналасса, онда қыздыру кезінде алынған үлкен пластикалық деформациялар салқындату кезінде пісіру жалғастарының қирауына әкеп соғуы мүмкін. Жіктің ауданында салқындатудан кейін табақ материалды пісіру кезінде орнықтылықтың жоғалуы салдарынан деформацияға әкелуге қабілетті сығымдаушы кернеу пайда болуы мүмкін. Жеткіліксіз қатты пісіру құрылымдарын газбен пісіру бұйымның талап етілетін нысандарын алуға жиі мүмкіндік бермейді. Қатты құрылымдарда жіктерді газбен дәнекерлеу кезінде жарықшақтардың пайда болу ықтималдығы қыздыру аймағында металдың пластикалық деформациясының үлкен облысына байланысты көбейеді.

5.Жіктің металлында және жік маңайындағыаймақта газбен пісіру кезінде қандай құрылымдық өзгерулер орын алады ?

Тарау 2

Электрлік доға газдардағы разряд болып табылады, бұл ретте электр тогы онда зарядталған бөлшектер болған жағдайда— электрондар мен иондар, электр өрісі әсерінен газ аралығы арқылы өтеді. Олар бұл кеңістікте электрондардың эмиссиясы (шығару) кезінде теріс электрод (катодты) және газдарды иондау бетінен пайда болады. Электр доғасының энергиясы пісіруде пісіру жалғастарын алу үшін кеңінен пайдаланылады, мысалы, балқытпалы доғалы пісіруде. Қосылатын бөлшектерді қыздыру пісірмелік деп аталатын электр доғасымен жүзеге асырылады. Пісіру кезінде доғалы разряд пісірілетін (негізгі) металмен және электрод (тікелей әрекет етуші доға) арасында, пісірілетін бөлшектерді пісіру тогының тізбегіне қоспай екі электродтың арасында (жанама әрекет етуші доға) екі электродтың арасында және екі пісірілетін электрод пен пісірілетін бөлшек арасында (аралас доға).

Дәнекерлеу доғасы ионизацияланған газдар қоспасында, сондай-ақ электрод жабындыларының, флюстердің және т. б. құрамына кіретін металдар мен компоненттер буларының қоспасында электр доғалы разрядты білдіреді. Доға электрлік пісіру тізбегінің бөлігі болып табылады. тұрақты токта пісіру кезінде доғаның қорек көзінің оң полюсіне қосылған электродты

деп атайды. Егер пісіруді айнымалы токта жүргізсе, онда әрбір электрод не анод, не катод болып кезек-кезек қызмет етеді. Электродтар арасындағы  кеңістікті

доғаның ұзындығы деп атайды. Электрод пен бөлшек арасында жанатын доға тіке әрекет ету доғасы деп аталады. Доғалы аралықтың ұзындығы бойынша үш облысты бөліп көрсетуге болады (сур. 2.1): катодты (1к), анодты (1а) және олардың арасында орналасқан доға бағанасы (1С).

д

д

и к , и с , и а

к ,

с и

а

кернеу құлауының құрамдастары

Катодты облыс қыздырылған катод бетінің (катодты дақ) және оған кірігетін доғалық аралықтың бөлігін қамтиды. Болат электродтарда дақтың температурасы 2 400...2 700 °С жетеді; мұнда 38% - ға дейін доғаның жалпы жылуы бөлінеді. Катодты облыста электрондардың қуып таратылуы, онда кернеудің төмендеуі жүреді UK = 10.20. В.

Анодты облыс анод бетіндегі және оған іргелес доғалы аралықтың бөлігінде анодты дақтардан тұрады. Еркін электрондардың кіру және бейтараптандыру орыны болып табылатын анодтық дақ шамамен катодты дақтағы сияқты температураға ие, бірақ электрондармен бомбалау нәтижесінде онда катодқа қарағанда жылу көбірек бөлінеді. Балқитын электродпен доғалар үшін анодтық кернеудің құлауы Ua = 2.6. В.

доғалы аралықта ең жоғары ұзындыққа ие. Бағанада түзілетін зарядталған бөлшектер электродтарға бағыт алады: электрондар — анодқа, ал оң иондар — катодқа. Доға бағанасының температурасы пісіру тогының тығыздығына байланысты өзгереді және 8 000 °С асуы мүмкін. Доғаның кернеуі бағана бойымен 10.50/см шегінде өзгереді. Оның шамасы газды ортаның құрамына тәуелді және осы ортаға жеңіл иондалатын компоненттерді (натрий, калий және т. б.) енгізумен азаяды. | Пісіру доғасында жылу мен жарық энергиясын бөлу бірқалыпты емес. Анодқа жеткен электрондар оған өзінің энергиясын береді. Мұнда қатты қызған анодтық дақ құрылады. Плазманың оң иондары катодқа қарай жылжып, энергиясын блере отыра катоды дақ деп аталатынды қалыптастырады.

Әдетте доғада токтың электронды құрамдасы басым, соның салдарынан анодта катодқа қарағанда көбірек жылу бөлінеді. Анодқа энергияның 43% Егер доға айнымалы токтың төмен жиілігінің (өнеркәсіптік) тізбегіне қосылған болса, онда әрбір жарты кезеңнің соңында ток тоқтатылып, доға сөнеді. Алайда келесі жарты кезеңде суып үлгермеген металл учаскелерінен электрондардың термоэмиссиясы және біраз уақыт сақталатын газ аралығының қалдықты иондауының арқасында доға электродтар арасындағы кернеу от алдыру кернеуі деп аталатын мәнге жеткен бетте қайтадан пайда болады. Айнымалы токтағы доғаның  тұрақты жануына қол жеткізу үшін белгілі бір шаралар қажет. Мысалы, жабын құрамына ионданудың төмен әлеуетті заттары қосылған арнайы электродтарды қолданады. Электр доғасының температура электродтар материалына байланысты: катодтағы көмір электродтарында ол шамамен 3 200 °С, анодта — шамамен 3 900 °С, металл электродтары кезінде тиісінше 2 400 және 2 600 °С құрайды. Доғаның орталығында оның белдігі бойынша температура 6000... 8000°С жетеді.

Доғаның жылу қуаты

a

,        (2.1) мұндағы Q — жылу қуаты, Дж/с; — айнымалы токтағы пісіру кезінде доғаның қуатының төмендету коэффициенті k = 0,7.0,97; ІСВ — пісіру тоғы, A; Ua —анодтағы кернеу В. электр доғалы пісіру кезінде металлды қыздыру және балқытуға жылудың 60.70% пайдаланылады. Жылудың қалған мөлшері (30.40%) қоршаған кеңістікте шашырайды. Доғаны түзу оны оталдырудан басталады, ол екі тәсілдің біреуімен жүзеге асырылуы мүмкін:

тұрақты электрлік разрядтың пайда болуы.

Екінші тәсіл негізгі болып табылады, ал бірінші балқымайтын электродпен пісіру кезінде ғана қолданылады. Қысқа тұйықталу кезінде (сур. 2.2, а) тоқтың тығыздығы байланыс нүктелерінде үлкен мәндерге жетеді. бөлінетін жылу әсерінен метал осы нүктелерде негізгі металмен және электродом арасындағы сұйық бөгетін құра отырып "лезде" балқиды (сур. 2.2, б). Электродты металдың бетінен бұру кезінде сұйық бөгет мойынды түзе отыра алдымен созылады (сур. 2.2, в), содан соң үзіледі, содан кейін қыздырылған бүйірінде (катодтың) электр алаңының әсерімен электрондардың термоэлектрондық эмиссиясы басталады. Анод бағыты бойынша тез қозғалатын электрондардың газдар молекулалары мен металл буларымен қақтығысы оларды иондауға алып келеді. Доға бағанасын қыздыруға және атомдар мен молекулалардың кинетикалық энергия арттыруға олардың соғылуының есебінен қарай қосымша ионизация жүреді. Жекелеген атомдар сондай-ақ басқа да бөлшектердің соғылуы кезінде бөлінетін энергияны сіңіру нәтижесінде иондалады. Нәтижесінде доғалы аралық электр өткізгішті болып және ол арқылы электр тогының разряды басталады (суретті қараңыз 2.2, в). Доғаны оталдыру процессі тұрақты доғалық разрядтың пайда болуымен аяқталады. Сур. 2.3 металл (сым) электрод 6 және негізгі метал 5 арасында ток өтуі кезінде пайда болатын тұрақты пісіру доғасының сызбасы бейнеленген. Жалынның (сәуле жиегі) 4 қоршалған доғалы разряд 2 кеңейген бағананың нысанына ие. Автоэлектрондық эмиссия және доғаның жылуы әсерінен электродтың ұшы мен оның астындағы бөлшектер учаскесі балқиды, бөлшекте пісіру ваннасы 3 пайда болады да оғанжлектрод 6 тамшылармен 1 балқыған металл құйылады.

: а

б

в |

Пісірудің жоғарғы сапасына қажетті тұрақты жану доғаның ұзындығында 3...5 мм жетеді. Доғаның кеңес берілетін ұзындығы электродтың диаметріне теңеседі. Тым ұзын доғада электрод металлы балқи отыра үлкен шариктерді түзеді (металдың үлкен тамшылы көшірілуі). Бұл ретте доға жиі үзіле отыра кең бірдей емес және жеткіліксіз балқытып қапталумен шашыраған пісіру жігін түзеді. Тым қысқа доға кезінде негізгі металлды терең балқыту үшін жеткіліксіз жылу бөлінеді, және жиі негізгі металлға электродтың жабысуы орын алады. Доғаның тұрақтылығы пісіру көзінің бос жүрісінің кернеуінің артумен жақсарады (ажыратылған жүктемеде оны өлшейді). Алайда, бұл бағам қызмет көрсететін персоналдың қауіпсіздік талаптарымен шектеледі және Әдетте электродтан пісіру ваннасына балқудағы элекродтың барлық металлынан 90% - ға дейін құйылады; металлдың 10 % ішінара шашырау, булану және тотығу салдарынан пісіру ваннасына жетпейді. Электрлік пісіру доғасы өзінің қалыпты жағдайынан доғаның айналасында және пісірілетін бұйымда біркелкі және симмитриялы емес орналасқан магнитті өрістердің әсері кезінде ауытқуы мүмкін  (сур. 2.4, а,  б). Мұндай құбылыс

магнитті үрлеу деп аталады (сур. 2.5). Доғаға магниттік өрістердің әсері ток күшін квадратына тікелей пропорционалды және 300 А-ден астам пісіру тогы кезінде айқын болады.

а        б        в

а, б

в

Пісіру доғасы — бұл өзінің магниттің өрісі бар токпен ерекше "өткізгіш". Ток электрод және пісірілетін металл бойынша өте отыра, сондай-ақ, өзінің магниттік өрісін құрады. Доғаны қоршаған магнит өрісі әзірге доғаға қатысты симметриялы болғанда, доға төте жолмен  пісірілетін металлдың бетіне таралады (сур. 2.4, в). Доғаны қоршаған симметриялық емес магнит өрісі доғаның магниттік өрістің аз тығыздығы жағына қарай ауытқуын тудырады, неғұрлым доға ұзындау болса, соғұрлым ауытқу күштірек болады. Қысқа доға магниттік  үрлеудің әсеріне кем ұшырайды. Сурет 2.5 магниттік үрлеу арқылы бейсимметриялық магниттік өріс пайда болады |

Направление движение электрода – электродтың қозғалысыныңбағ

ыт

ы

Изделие - бұйым

Пісірілетін металлда туындайтын пісіру доғасынан магнит өрісі электродпен бірге орын ауыстырады және үнемі өзгеріп отырады, себебі негізгі   металда  магнит  өрісі  шоғырлану  емес,  төте  жолмен        өтеді, ал магниттік өткізгіштіктен туындайтын ең аз кедергі бар жолмен жүреді, сондықтан пісіру жігінің басында және соңында дайындама шетімен және электрод арасындағы магнит өрісінің қарқындылығы айтарлықтай жоғары. Магнит өрісінің асимметриясы магниттік үрлеуді тудырады, ол пісіру жігінің басында доғаны алға қисайтса, пісіру жігінің соңында артқа қисайтады. Кейде доғаның ауытқуы белгілі бір бұрыш астында оңға және солға жанға бұрылуы мүмкін. Сонымен қатар, пісіру жігінің басында магнит өрісі балқытып қапталған металл бойымен өтетінін ескеру жөн, ал электродтың екінші жағынан бұл өріс жіктің түбіндегі аз магниттік өткізгіштікке ие ауа саңылауын еңсеруі тиіс, сондықтан магниттік үрлеу жіктің басында неғұрлым қатты байқалады. Пісірудің полярлығын немесе пісіру бағытын өзгерту тұрақты токта пісіру кезінде магниттік үрлеуге

айқын ықпал жасамайды.

Айнымалы токта пісіру кезінде магниттік үрлеу айтарлықтай төмендейді, бірақ толығымен жойылмайды. Магниттік үрлеуді азайту айнымалы ток негізгі металда айнымалы магнит өрісін туғызуына байланысты жүреді. Бұл құйынды токтардың пайда болуына алып келеді. Құйынды токтардың әрқашан қарама-қарсы жаққа бағытталған магниттік өрісі доғаның магниттік өрісін және негізгі металдан өтетін токпен жасалатын магниттік өрісті бейтараптандыруға ұмтылады, сол арқылы доғаның ауытқуын азайтады. Магниттік үрлеу қаптамалы электродты пісіру кезінде, болат, шойын, никель сияқты магниттік материалдарды жартылай автоматты және автоматты пісіруде жиі туындайды, бірақ магниттік емес материалдарды пісіру кезінде де көрініс беруі мүмкін. Доғаның белдігінен таюы пісіру кезінде қиындық тудырады, электродты металдың шашырауын арттырып, жіктің сапасын нашарлатады. Кері сымдарды қосу орыны екінші дәрежелі мағынаға ие, бірақ магниттік үрлеудің жалпы шамасына әсер етуі мүмкін. Кері сымды жіктің басына қосу ең жақсы нәтижелер береді. Кейде ең үздік нәтижелерге жету үшін кері сымды пісіру жігінің соңына жалғайды (оңтайлы нұсқа — жіктің екі ұшына да жалғау).

Магниттік үрлеуді азайту үшін:

Ерекше қиындықты қалдықты магниттелген металлды  пісіру туғызады, ол мысалы, дайындаманы электр магнитімен көтеру кезінде пайда болады. Кейбір жағдайларда дайындаманың магниттелуі пісіру іс жүзінде мүмкін болмайтындай шамаға жетуі мүмкін. Қалдықты магниттелген металлды пісіру алдында кері магниттеу қажет. Кейде металлдың магниттелуін дайындаманы пісіру кабелімен орай отыра өтеу мүмкін болады. Пісіру тізбегінде доға кернеуінің токтан тәуелділігін доғаның тұрақты ұзындығы жағдайында доғаның статикалық вольтамперлік сипаттамасы деп атайды, ол графикалық 2.6. суретте көрсетілген.

1 облыста (100 А дейін) токтың артуымен UA кернеуі айтарлықтай азаяды, себебі токты арттыру кезінде доға бағанасының көлденең қимасы және оның өткізгіштігі ұлғаяды; вольтамперлік сипаттамасы құламалы, доға тұрақсыз жанады.

2 облыс та (100... 1 000 А) токты ұлғайтқан кезде кернеу мүлдем өзгермейді, себебі доға бағанасының көлденең қимасы және анодты мен катодты дақ алаңдары токқа тепе тең түрде  ұлғайтылады; вольт-амперлік сипаттамасы қатаң, доға тұрақты жанады, пісірудің қалыпты процессі қамтамасыз етіледі.

3 облыста (1 000) токты ұлғайту кернеудің өсуін шақырады, себебі белгілі бір мәннен кейін токтың тығыздығын арттыру электродытң көлденең қимасының шектеулігінің әсерінен катодты дақты ұлғайтумен қатар жүрмейді; вольт-амперлік сипаттама артады.

қ

Артушы вольтамперлік сипаттамамен доға флюспен пісіру кезінде және қорғауыш газдарда пайдаланылады.

Пісіру доғаларын жіктеу үшін бірқатар ортақ белгілері пайдаланылады, олардың ішінде: Токты жеткізу, токтың тегі, электродтар саны және басқа белгілер сызбасына байланысты тікелей әрекет, жанама әрекет, көпэлектродты және сығымдалған пісіру доғаларын ажыратады.

Тікелей әрекет доғасы (сур. 2.7, а) деп мынадай жағдайларда пайдаланылатын электрод пен дайындама арасындағы доғалы разряд аталады:

Балқымайтын электродты қолдану жағдайында жалғасты негізгі және тұндырылған металлды балқытумен орындайды. Пісіру электродын қолдану кезінде пісіру ваннасы электродтың металымен толтырылады. Жанама әрекет доғасы (сур. 2.7, б) екі балқымайтын немесе балқитын электродтар арасындағы доғалы разрядты білдіреді, бұл ретте пісірілетін металл электрлік тізбекке қосылмайды.

: а

б

в

1, 4

шүмек

(сур. 2.7, в) — бұл балқымайтын вольфрамдық электродпен тікелей немесе жанама әрекетті, газдың айналма ағысымен сығымдалған доға. Қысылған доғаны арнайы жанарғыларда — плазмотрондарда — алады және металдар пісіру және кесу үшін, оның ішінде баяу балқитындарға қолданады. Тұрақты немесе айнымалы токта тікелей әрекетті доғаны пайдалана отырып балқитын электродпен пісіру (сур. 2.8, а) жөндеу тәжірибесінде кеңінен таралуға ие болды. Балқитын электрод ретінде оны балқыту шамасына қарай доға аймағына берілетін қажетті химиялық құрамында металл стержень қолданады. Жік ішінара балқытылған негізгі металл және электрод металлынан құралады. Тікелей әрекетті және айтарлықтай сирек жанама әрекетті доғаны пайдалана отырып балқитын электродпен пісіруді (сур. 2.8, б) жұқа табақты металл үшін, сондай-ақ автомобиль шанақтарын дайындау және жөндеу кезінде қолданады. Пісіру жігі доғаның аймағына енгізілген негізгі металды немесе негізгі және тұндырылған металл балқыту есебінен қалыптасады. Балқымайтын электродпен пісіруді электродтың қызып кетуін болдырмау үшін, әдетте, тікелей полярлықтағы тұрақты токпен жүргізеді, яғни электрод катодқа жалғанады.

Қорғауыш        газдарда        пісіру        кезінде        тұндырылған        және        негізгі металдардың балқытуын қамтамасыз ететін энергия көзі ретінде

электр доғасы пайдаланылады. Доғаның газдағы разрядтардың басқа түрлерінен айырмашылығы әлеуетінің төмен катодтық құламасымен сипатталады, демек, токтың төмен жалпы кернеуі мен жоғары тығыздығы. Электрлік доға ұзындығы бойынша оларда өтетін физикалық құбылыстармен ерекшеленетін үш облысқа ие. Электродқа тікелей жанасатын учаскелерді катодтық (теріс электрод) және анодтық (оң электрод) облыстар, ал олардың арасындағы учаскені—доғаның бағанасы деп атайды. Доға сүйенетін және олар арқылы негізгі ток өтетін электродтардың учаскелерін белсенді дақтар деп атайды: оң электродта — анодты дақ, терісте — катодтық дақ. Катодты дақтың мөлшері әдетте анодқа қарағанда аз. Әлеуетін электр доғасының ұзындығы бойынша бөлу әркелкі. Электродтардың жанында иондалған газ және металл электродтар арасындағы шекте  электр тогының өту жағдайларымен туындаған әлеуеттердің құламасының жарысы орын алады. Доғада кернеудің жалпы құламасы

Цд =

a

c ,

(2.2) мұндағы UK, Ua — кернеудің катодты және анодтық құламасы; Uc — доғаның бағанасында кернеудің құламасы. Доға бағанасы немесе доғалы плазма — бұл электрондар, иондар, қозғалған және қозғалмаған бейтарап атомдар мен молекулалардың жиынтығы. Доғаның бағанасында зарядталған бөлшектердің (электрондар мен иондар) туындау (иондау) және опат болу (қайта әрекет ету) процестері үздіксіз ағады. Өйткені доғаның бағанасы зарядталған бөліктерден тұрса, онда ол электр өткізгіштігіне ие. Электрондардың массасы иондар массасына қарағанда айтарлықтай аз болғандықтан, электрондардың жылдамдығы иондардың жылдамдығы асып кетеді, сондықтан доғадағы ток негізінен электрондармен  көшіріледі. Осылайша, электрлік доғасының бағанасында ток күшін өзгерту электрондар концентрациясын, олардың бағытталған жылдамдығын, еркін жүріс ұзындығын, жылу жылдамдығы мен доға бағанасында электрлік өрістің кернеулігін, сондай-ақ доғаның бағанасының қимасын өзгерту нәтижесінде болуы мүмкін. Электрондардың шоғырлануы иондану дәрежесімен сипатталады. Ашық көлемінде жанып жатқан доғаның бағанасының көлденең өлшемдері келесілермен анықталады: доғаның ток күші; доғалы аралықты толтыратын газдың жылу өткізгіштігі; қысыммен. Доғаның бағанасынан, қысымнан жылуды бұру неғұрлым жоғары болса және доға тогының күші аз болса, соғұрлым доға бағанасының мөлшері аз.

Атомарлық газдардың жылу өткізгіштігі температура артқан сайын бірқалыпты ұлғаяды. Осыған байланысты температура бағана белдігінен периферияға бірқалыпты кемиді. Молекулалық газдарда басқаша жағдай байқалады. Бағананың орталық бөлігінде молекулалардың негізгі бөлігі атомдарға бөлінген, ал сырттан газ молекулалық күйде орналасқан. Молекулалар жоғары температура аймағына тап болғанда, сәйкесті энергияны сіңіре отыра жойылады. Демек, энергия доға бағанасының радиусы бойынша тек жылу өткізгіштік есебінен ғана емес (яғни кинетикалық энергияның берілісі), сонымен бірге диссоциация энергиясын беру есебінен беріледі. Сондықтан, бір жағынан, доғаның белдігіне жақын доға радиус бойынша температурасы тегістеледі, екінші жағынан, периферияға жақын, диссоциация бар жерде, ауа температурасы күрт төмендейді. Осыған байланысты доғаның бағанасының көлденең өлшемдері мұ- лекулярлық газдарда атомарлық газдарға қарағанда кем. Балқымалы электродпен пісіру кезінде доға температурасы салыстырмалы түрде үлкен емес (5 000...6 500 °С). Балқымайтын электродтармен доғаларда температура айтарлықтай жоғары. Балқымалы электродтармен доғалардың төмен температурасы доғада метал буларының көп мөлшерде болуына орай доғалық газдың неғұрлым төмен тиімді әлеуетіне, сондай-ақ бағананы ваннаға көшетіне электродты металмен салқындатуға негізделген. Қысымның артуына байланысты бағанада өріс кернеулігі артады, ал доғаның өлшемдері азаяды. Осылайша, доға жанатын қысымды өзгерте отырып, доғаның электрлік және энергетикалық сипаттамасын айтарлықтай өзгертуге болады. Қорғауыш газдарда пісіру доғасы күшті сәулеленумен сипатталады. Сәулелену құрамы мен оның қарқындылығы  қорғаушы газ түріне, пісірілуші металл мен электродқа, доғаның қуаттылығына, оның бағанасының мөлшері мен қысымға тәуелді. Сәулеленудің негізгі көзі болып доғаның бағанасы табылады. Адам көзі мен терісі үшін неғұрлым зиянды болып ультракүлгін және инфрақызыл сәулелену табылады. Катодты облыста жүретін процестер негізінен доғалы разрядты қолдауға және тұрақты доғаны алуға бағытталған. Доға бағанасының электр өрісінің әсерінен катодқа доға плазмасында түзілетін иондарға еркін түседі. Бұл иондар катодта оң көлемді зарядты жасайды, бұл әлеуетттің катодтық құламасының пайда болуына әкеледі. Металлдан кету үшін, электрондар әлеуетті тосқауылды жеңу шарт. Бұл үшін оларға катод материалынан электрондардың шығу жұмысынан асып кететін энергияны қатынату қажет. Бұл энергияны электрондар әртүрлі жолмен ала алады.

Катод бетінен электрондардың эмиссиясы оң көлемдік зарядтың электр өрісінің әсерінен (автоэлектрондық эмиссия), катодты белгілі бір температураға дейін қыздыру кезінде (термоэлектрондық эмиссия), оң иондар катодта бейтараптандыру кезінде (ионды-электронды эмиссия), фотоэлектрондық және басқа да құбылыстар әсерінен болуы мүмкін. Балқымалы электродпен пісіру кезінде катодты дақ беті қайнау температурасына дейін қыздырылған, соның нәтижесінде қарқынды булануы жүреді. Катод металының буының пайда болуы әлеуеттің катодты құламасының төмендеуіне алып келеді. Катодты дақ мөлшері және оның қозғалғыштығы катод бетінің материалы мен күйіне , ондағы басқа да элементтердің болуына, сондай-ақ доғаның тогына тәуелді. Көптеген жағдайларда, балқымалы электродпен пісіру кезінде катодты дақ катод бетінде ретсіз жылжиды (адасады). Анодты облыста ток электрондар қозғалысына негізделген, ал доғалық аралықта электрлік теріс әлеуетті газдар болған жағдайда, теріс иондар қозғалысына да негізделеді. Доғаның көпшілігінде анодқа қарай теріс зарядталған бөлшектердің қозғалысын тездететін әлеуеттің оң құламасымен теріс көлемдік заряд құралады. Әлеуеттің анодтық құлама шамасы негізінен плазма бағамдарымен, анод дақтарының қимасы және ток күшімен анықталады.

Балқымалы электродпен пісіру кезінде анод қарқынды булана отыра төмен иондану әлеуеті бар металл буының анолты облысына жеткізеді. Анодты облыста будың иондалуы иондардың концентрациясының өсуіне әкеледі, нәтижесінде әлеуеттің анодтық құламасы азаяды. Анодты дақтар қимасы доғаның ток күшіне және анодтан жылуды бұрудың қарқындылығына байланысты. Анодты дақтар мөлшері әдетте катодты дақтар мөлшерінен көп. Анодтық дақ сондай-ақ, электрод бетінде жылжу үрдісіне ие, бірақ ол катодтыға қарағанда кем қозғалады. Электр доғаларда, әсіресе үлкен токтарда электродтардан шығатын плазма ағыны байқалады. Балқымалы электродпен қорғауша газдарда пісіру кезінде бұл ағындар электродты металдың балқу және көшірілу сипатына, сондай-ақ бұйымдардың балқытылуына үлкен әсер етеді. Плазмалық ағынның пайда болуының негізгі себептері болып белсенді дақтарда электродтардың қарқынды беткейлік булануы және электродтар жанында доғаның бағанасын қысу табылады.

Будың ағыны буланғыш бетке әрқшанда перпендикуляр лақтырылады. Доғаға келіп түскен соң бейтарап атомдар және молекулалар қозғала бастап, иондалады және плазмалық ағынның түріне ие болады. Қорғауыш газдарда балқымалы электродпен пісіру кезінде екі электродтардан да плазма ағыны байқалады. Плазманың қорытқы ағыны олардың өзара әрекетімен анықталады және бұйымға да, электродқа да бағытталуы мүмкін. Бұл ретте плазма ағыны доғаның бағанасымен сәйкес келуі немесе келмеуі мүмкін.

2.4

Доғалы пісірудың негізгі көрсеткіштері. Толық жылу қуаты .

Доғаның толық жылу қуаты Q, Дж/с келесі формула бойынша анықталады

(2.3) мұндағы Км — қуат коэффициенті (тұрақты ток KM = 1 үшін, айнымалы ток Км = 0,8...0,95 үшін); ІСВ — пісіру тізбегіндегі ток, A; UA

Тиімді жылу қуаты.

Доғаның тиімді жылу қуаты д, Дж/с деп доғаның пісірілетін бөлшектеріне жеткізілетін және электрод және тұндырылған металлды қыздыру және балқытуға шығындалатын уақыт бірлігіне жылу мөлшері аталады: мұндағы п — доғамен металды қыздыру процесінің тиімді ПӘК-і, ол пісірудің түріне байланысты келесі мәндерге ие: жұқа жабыны бар электродтармен пісіру үшін— 0,5.0,65; қалың жабыны бар электродтармен пісіру үшін — 0,7.0,85; қорғанышты газдарда балқымайтын электродпен пісіру үшін— 0,5.0,6.

Қумабойлы энергия.

Пісірудің қумабойлы энергиясы дп, Дж/м деп бөлшектер доғасымен жіктің ұзындық бірлігіне  қатынасқан  жылу мөлшері аталады :

мұндағы vCB — пісіру жылдамдығы.

Балқытылған және балқытып қапталған металл массасы.

Салмағы уақыт бірлігіне балқытылған электрод металл Gp, г, массасы келесі формула бойынша анықталады:

Gp = a p

t

(2.6) мұндағы ap — балқыту коэффициенті, г/А-сағ.); tCB — доғаның жану уақыты, сағ. Балқыту қоэффициенті деп доғаның 1 сағ. жануына 1 А күшімен пісіру тогы балқытқан электрод металлының массасына (г) сәйкес келетін шама аталады.

Балқыту кезінде электрод металлының бөлігі шашырауға, булануға және тотығуға жоғалады, бұл ретте электродты металл шығындары жұқа жабылған электродтармен қолмен пісіру кезінде 10... 20%, қалың жамылғымен электродтармен — 5... 10% және қорғаныш газдарда пісіру кезінде— 3.6% құрайды. Тиісінше балқытылып қапталған металдың GH, г, салмағы балқытылғаннан кем болады:

мұндағы aH — балқытып қаптау коэффициенті, г/(А-сағ.).

Балқытып қаптау коэффициенті тұндырылған материалға, электрод және оның жабуының материалына, ток тегі мен полярлығына, сондай-ақ пісіру кезіндегі шығындарға тәуелді.

. Қорытпа, булану, шашырауға жойылатын металл санына сәйкес келетін шығын коэффициенті у % сымның құрамына, жабынның типіне, пісіру режиміне және т. б. Тәуелді. Пісіру тогының тығыздығы ұлғайған кезде у артады. Шығын коэффициентінің сандық мәнін мына формула бойынша анықтайды

Пісіру түріне байланысты шығын коэффициенті у мынадай мәндерге ие, %: жұқа жабыны бар электродтармен пісіру кезінде — 10.20; қалың жабыны бар электродтармен пісіру кезінде— 5.10. Доғалы пісірудің негізгі бағамдары. Негізгі бағамдарға доғаның тогы (пісіру тогының күші) ІСВ, доғаның кернеуі UA және пісіру жылдамдығы vCB жатады.

| 34

Доғаның тогы.

Бұл бағам неғұрлым жоғары дәрежеде жылу қуатын анықтайды. Электродтың тұрақты диаметрінде доға тогының артуымен қыздыру дағында жылу энергиясының концентрациясы артады, доғаның бағанасының плазма температурасы көтеріледі және электрод пен бөлшектерде белсенді дақтардың қалыбы тұрақтанады. Пісіру тогының ұлғаюымен пісіру ваннасының ұзындығы мен ені ұлғаяды; әсіресе  балқыту тереңдігі қарқынды өседі. Бұл жылу қуатының артуына және қыздыру дағында энергияны шоғырландыруына ғана емес, сонымен бірге пісіру ваннасына пісіру тогының квадратына тепе тең доғаның қысымын едәуір арттырумен байланысты. Токты өзгертудің белгілі бір шектерінде балқу тереңдігі h сызықтық жақын тәуелділікпен шамамен бағалануы мүмкін :

мұнда k — токтың тегіне, полярлығына, электрод диаметріне, доғаны қысу дәрежесі және т. б. байланысты коэффициент; 1д — доғаның ұзындығы. Электродпен жабылған қолмен пісіру кезінде электродтың балқу жылдамдығы пісіру тогының көлеміне байланысты. Әртүрлі пісіру жалғастары мен жіктердің типтерін орындау кезінде электродты балқытудың бірдей емес жылдамдығы талап етіледі. Бір жағдайларда, ол ең төменгі болуы тиіс, басқа да, керісінше, ең жоғары. Түйіс жалғастарды жиектерді бөлшектемей және саңылаусыз пісіру кезінде электродтың балқытылған металлы дөңес пісіру жігін құрады. Пісірілетін элементтердің қалыңдығын арттыру шамасына қарай оларды толық балқыту үшін пісіру тогын да арттыру қажет, сонымен бір мезгілде балқытылған электрод металл саны өседі. Нәтижесінде тым үлкен дөңестікпен жіктер құрылады. Қалыпты дөңестіктегі жіктерді алу үшін электродтың балқу жылдамдығын азайтуға немесе жиектерді бөлшектеуге жүгінген жөн. Түйіс жалғастарды жиектердің бөлшектеумен орындау жағдайында, сонымен қатар бұрыштық жіктерді пісіру кезінде мүмкіндігінше электродты балқыту жылдамдығын ұлғайту қажет, өйткені бұл жағдайларда процес өнімділігі айтарлықтай шамада уақыт бірлігіне балқитын, бөлшектерді толтыру үшін немесе бұрыштық жіктерді берілген катетпен қалыптастыру үшін қажет электродты металл мөлшерімен анықталады. Балқымайтын электродпен пісіру кезінде балқыған металлдың доғалы аралық арқылы көшуі болмайды. Бұл айтарлықтай шамада доғаның жану шарттарын жеңілдетеді және оның жоғары тұрақтылығын туғызады. Қоспа металл қажеттілігіне қарай пісіру ваннасының бас бөлігіне беріледі.

Балқымалы электродпен пісіруден айырмашылығы қоспа  металлдың балқу жылдамдығы пісіру тогының шамасынан қатты тәуелділікке ие емес. Қоспа металдың ваннаға берілетін мөлшерін жікті түзуде қоспа металдың талап етілетін қатысу үлесін қамтамасыз ету шарттарынан таңдайды. Жиектерді бөлшектеусіз түйіс жалғастарды пісіру кезінде  қоспа металл негізінен негізінен пісіру білікшесін түзу үшін қажет. Пісіру ваннасына қоспа металлдың доғалы аралық арқылы емес көшуі оның шашырауын болдырмайды, булану шығындары қысқартылады, балқытылған металдың доға бағанының газ фазасымен өзара әрекеттесуі шектеледі. Балқымайтын электродпен пісіру кезінде ваннаны қорғау мен жікті қалыптастыруға қолайлы жағдайлар жасалады. Вольфрамды электрод төзімділігі бірінші кезекте ток тығыздығымен анықталады. Тоқтың түрі мен полярлығы үлкен әсер етеді.

Доғаның кернеуі . Кернеудің артуына байланысты доғаныңжылу қуаты да артады, демек, пісіру ваннасының көлемі де. Ваннаның ені е

)/(Sv

Пісіру тогының тұрақты шамасында доғаның кернеуін арттыру ваннаның балқыту тереңдігіне шамалы әсер етеді. Бұл доғаның тиімді ПӘК-нің кейбір төмендеуімен және пісіру ваннасында белсенді дақтың адасуы үшін үлкен мүмкіндіктермен шақырылады.

Пісіру жылдамдығы . Пісіру жылдамдығы деп жіктің ұзындығының 1 доғаның жану уақытына tCB аталады, яғни

= 1/tcB = (o

; S — жік кесігінің алаңы, см

Тұрақты қумабойлы энергия кезінде пісіру жылдамдығы процесстің термиялық ПӘК арттыруды тудырады, ал бұл өз кезегінде балқыту тереңдігінің артуына және жіктің енінің төмендеуіне алып келеді.

Доғалы пісірудің қосымша бағамдары . Бұл бағамдар пісіру процессін жүргізу шарттарына және доғаның жану ерекшеліктеріне байланысты. Осылайша, мысалы, сол немесе өзге қумабойлы энергияда электрод диаметрін, ток тегін және полярлығын өзгерту, доғаның жануының импульсті немесе үздіксіз режимін пайдалану мүмкін.

| 36

Кейбір жағдайларда қысылған доғаны, ал кейде электрод тербелістерін қолданады. Процестің бұл ерекшеліктері сондай-ақ пісіру ваннасын қалыптастыруға және пісіру жігінің түпкілікті мөлшеріне әсер етеді.

Электрод диаметрі . Пісіру тогының тұрақты шамасына электрод диаметрі қыздыру дағындағы энергия тығыздығын және доғаның қозғалғыштығын анықтайды. Осыған байланысты электрод диаметрі ұлғайған кезде пісіру ваннасының балқу тереңдігі төмендейді және оның ені артады.

Токтың тегі мен полярлығы . Токтың түрі мен полярлығына байланысты бұйымда жылудың әртүрлі саны бөлінеді. Егер анод Wa және катодта WK бөлінетін жылуды шамамен кернеудің тиімді құлдырауы бойынша бағаласа, онда тәуелділіктерді аламыз

мұндағы Ua және UK — кернеудің анодтық және катодты құлауы; (ф + 2кТ) — электрондардың әлеуеттік және термикалық энергиясы. Айнымалы токта пісіру кезінде электродта және пісірілетін бұйымда бөлінетін жылу саны бірдей, яғни Wa = WK. Катодта барлық энергия WK жылуға ауыспайды. Оның бір бөлігі (ф + 2kT) доға бағанының плазмасына әкетіледі. Анодта энергия Wa бөлінеді және электрондардың әлеуетті және термиялық энергиясы қосымшаланады. Катодта бөлінген жылу саны доғалы аралығын иондау әлеуетіне тәуелді. Катодта және анодта жылу бөлудің айырмашылықтарын доғалы пісіру тәсілі анықтайды. Нақты жағдайларда тікелей полярлықтағы (бөлшектерде анод) пісіру кезінде балқыту тереңдігі кері полярлықты (бұйымда катод) пісіру кезіндегіге қарағанда кем болады. Бұл доғаның бағанының нысанымен оңай түсіндіріледі. Анодтық дақ катодтықпен салыстырғанда үлкен алаңды алады, сондықтан ванна мен жіктің ені пісіру кезінде тікелей полярлықта артады.

Электродтың көлбеу бұрышы.

Қаптамалы электродпен қолмен пісіру кезінде жіктің бойлық белдігінің жазықтығында электрод көлбеуін өзгертумен пісіру ваннасы мен жіктің мөлшеріне айтарлықтай әсер етуге болады. а < 90° көлбеу бұрышында пісіруді бұрышымен алға орындайды. Доғаның қысымы балқытылған металлды ванналардың бас бөлігіне ығыстырады. Бұл ретте негізгі металдың балқу тереңдігі төмендейді. Көлбеу бұрышында а көлбеу бұрышы > 90° пісіруді бұрышымен артқа орындайды. Доғаның қысымы балқытылған металды ванналардың бас бөлігінен артқы жағына ығыстыруға қарқынды ықпал етеді;

. Электродтың көлденең тербелістері кезінде жіктің ені артады және балқу тереңдігі төмендейді. Кристалдану және термиялық ықпал ету аймағында жылу циклі өзгереді. Пісіру процесінде электродтың тербелістерін әдетте 10...60 мин-1 жиілігінде және 2.4 мм амплитудасында жүзеге асырады.

Доғаның бағанасын сығу . Қысылған доғамен пісіру кезінде пісіру режимінің өосымша бағамы пайда болады— доғаны сығу дәрежесі. Доғаны сығу дәрежесінің ұлғаюымен доға плазмасының температурасы артады, қыздыру дағында жылу концентрациясы артады, балқу тереңдігі артып және пісіру ваннасы мен жіктің ені төмендейді.

Токтың импульстік берілісі.

Доға импульстік жанған кезде процесстің екі жаңа қосымша бағамы пайда болады: импульс уақыты tH және кідіріс уақыты tn. Жылу энергиясы тек импульс кезінде ғана шығарылады. Осы екі бағамда пісіру ваннасы мен жіктің өлшемдеріне әсер етеді. Цикл бойына өзгермейтін қумабойлы энергияда (1 ц = t

+ t n ) кідірісуақытын ұлғайту режимді қатайтады. Процесстің термиялық ПӘК айтарлықтай артады. Осының нәтижесінде импульстың белгілі бір мәніне дейін негізгі металлдың балқу тереңдігі өсіп, және жіктің ені төмендейді.

2.5.

Доғалы пісіруде электродтың қыздыруы және балқытуы оның бүйіржағында орналасқан белсенді дақта доғамен бөлінетін энергия есебінен жүзеге асырылады. Джоуль — Ленц заңына сәйкес электрод ол бойынша ток өту кезінде бөлінетін жылу есебінен қызады. Ток жеткізетін құрылғымен жанасу орнынан электрод соңына дейін учаскеде қыздыру орын алады. Осы учаскенің ұзындығы электродтың ұшары деп атайды. Мысалы, қолмен пісіру кезінде электрод ұшары пісірудің басында

| 38

пісірудің осы әдісінде қолданылатын токты шектейді. Жіктің сапасы электродтың температурасы оның бүйірін балқыту кезінде белгілі бір мәннен аспаған кезде, мысалы, болат электродтар пісіру кезінде 600...700 °С ғана қамтамасыз етіледі. Электродты одан астам жоғары температурада қыздыру жабынның уатылуына, жікті қалыптастырудың нашарлауына және шашырау шығындарының ұлғаюына алып келеді. Электродты балқытудың негізгі сипаттамасы - уақыт бірлігіне оның балқуының сызықтық жылдамдығы, ол электродтың құрамына, жабу түріне, дәнекерлеу режиміне, ток тығыздығы мен полярлығына тәуелді. Жалпы жағдайда электродтың балқу жылдамдығы сызықтық тәуелділік бойынша токтың артуымен өсе түседі, жылудың анодты және катодты облыстарда бөлу және беру шарттарымен анықталады, және токтың полярлығына тәуелді. Балқыту кезінде электрод бүйірінде сұйық металлдың тамшысы түзіледі. Тамшының үлкен үлесті беті және жоғары температурасы металдың қоршаған ортамен қарқынды өзара әрекеттесуіне ықпал етеді, сондықтан электрод металының көшіру сипаты физика-химиялық процестер кинетикасына айтарлықтай әсер етеді. Электрод металлының көшіру сипаты электрод бүйірінде металлдың тамшысына әрекет ететін күштердің арақатынасына тәуелді. Негізгі күштерге ауырлық күші, беттік керілу күші, электромагниттік күш, булардың реактивті қысым күші, аэродинамикалық күші жатады. Жекелеген күштер мәні мен оларды бағыты пісіру режиміне, токтың полярлығына, электрод металының құрамына, газды ортаға, электрод бетінің және диаметрінің жай-күйіне тәуелді. Ауырлық күші шағын токта пісіру кезінде ғана айтарлықтай ықпал етеді (тамшы ауырлық күшінің әсерімен төмен ауысуға ұмтылады). Төменгі жағдайда пісіру жағдайында ауырлық күші тамшыларды пісіру ваннасына көшіру кезінде оң рөл атқарады; тік және, әсіресе, төбе жағдайларында пісіру кезінде ауырлық күші электрод металлын көшіру процессін қиындатады. Беттік керілу күші молекулалық күштер әсерінен сұйықтықтың осы көлемде ең аз бетке ие сфера нысанын алуға ұмтылысынан көрінеді. Балқытылған металдың тамшысы сфера нысанын балқытылған ванна бетімен жанасу сәтіне дейін сақтайды. Жалпы жағдайда беттік керілудің ұлғаюы электрод бүйірінде түзілетін және доғалық аралық арқылы көшірілетін тамшы мөлшерінің артуына ықпал етеді.

Электромагниттік күш өткізгіштің ток пен және осы токқұратын магнит өрісімен өзара әрекетіне негізделген. Бұл күш өткізгішті радиалды бағытта деформациялауға және тамшы мен электрод арасындағы бөгетті, оның мәнін ток квадратына тепе тең жоюға ұмтылады. Булардың реактивті қысымының күші —металл ауыстыру сипатына әсер ететін маңызды күштердің бірі. Тамшылар бетінен металдың булануы және газдарды түзу және бөліп шығарумен қатар жүретін сұйық металдың қожбен немесе газдық фазамен химиялық өзара әрекеті реактивті күштердің пайда болуына әкеліп соқтырады. Металл негізінен белсенді дақтың облысында буланады, олардың орнын ауыстыру реактивті күштердің қолдану орнының қалыбын өзгертеді және тамшылардың елеулі қозғалғыштығын тудырады. Реактивті күштердің шамасы белсенді дақтар көлеміне, ток тығыздығы және электрод материалының жылу- физикалық қасиеттеріне байланысты. Катодтың дақта тоқтың тығыздығы анодтыға қарағанда айтарлықтай жоғары болғандықтан, реактивті қысым әсері көбінесе тікелей полярлығы кезінде көрінеді. Доғаны қысу ток тығыздығының өсуіне алып келеді, бұл булардың реактивті қысымын арттыруды туғызады. Будың жоғары қысымды металдарда (магний, мырыш) тамшыларды реактивті күштермен кері итеру екі полярлықтағы пісіру кезінде байқалса, ал будың төмен қысымды металдарда— негізінен тікелей полярлықта пісіру кезінде байқалады. Аэродинамикалық күш қуатты плазмалық (газдық) ағындар туындаған жағдайларда байқалады. Аэродинамикалық тежеу күші газ тығыздығына, оның жылдамдығы мен тамшылардың тиімді алаңына пропорционалды. Қаптамалы электродпен пісіру кезінде негізінен ірі тамшылы және ұсақ тамшылы ауыстырулар байқалады (сур. 2.9, а). Көшіру типі қаптама құрамына, қалыңдығы мен түріне, пісіру режиміне, токтың және полярлықтың тегіне тәуелді. Ұсақ тамшылы ауыстыру қышқыл типті қаптамамен электродтарда жиі орын алады. Шағын кернеу кезінде (қысқа доға) металлды ауыстыру қысқа тұйықталу жолымен жүзеге асырылуы мүмкін, өйткені тамшыың еркін өсуі қиындатылған. Қысқа тұйықталу кезде металл электрод бүйірінен ваннаға құйылады. Доғаның ұзаруымен көшірілетін тамшы салмағы артады, өйткені электрод бүйірінде тамшының еркін өсімі үшін жағдайлар жасалған.

| 40

: а

б

Ағынды ауыстыру кезінде (сур. 2.9, б) бірі артынан екіншісі үздіксіз тізбек түрінде жүретін ұсақ тамшылар түзіледі (ағын). электродты металлды ағынды көшіру шағын диаметрлі электродпен токтың үлкен тығыздығында пісіру кезінде туындайды. Әдетте электрод металлының ағынды көшірілуі пісіру сымында легірлеуші элементтердің аз күюіне және металл тамшылары мен пісіру жігінің тазалығын артуына алып келеді. Пісіру сымының балқыту жылдамдығы артады, сондықтан ағынды көшірудің тамшылы көшіруге қарағанда артықшылығы бар. Электродты металды балқыту жылдамдығын едәуір дәрежеде пісіру процессінің өнімділігі мен тиімділігі анықтайды, ал  балқыту коэффициенті пісіру шарттары сипаттайтын бірқатар факторларға байланысты: ток тегі мен күшіне, қарама-қарсылыққа, доғаның кернеуіне, электрод қаптамасының құрамы мен қалыңдығына. Шығын коэффициенті пісіру әдісіне, электрод типіне және режим бағамдарына тәуелді. Шығындарға айтарлықтай әсерді электродты металдың пісіру кезінде доғада көшіру сипаты көрсетіді. Мәселен, қаптамалы электродпен пісіру кезінде шығын коэффициенті 5...20% құрайды.

Негізгі металлды балқыту доғаның тиімді жылу қуатына және бөлінетін жылудың бөлшектің беті мен көлемі бойынша таралуына байланысты. Пісіру жалғасыныңы металлыныңы жылу күйі

әдетте изотерм жүйесі түрінде — бірдей температуралы нүктелерді жалғастыратын сызықтар түрінде бейнелейді. Металлда жылудың таралу процессі бірқатар факторларға байланысты: доғаның тиімді жылу қуаты, оның орнын ауыстыру сипатына, пісірілетін бұйымның мөлшері мен нысанына, материалдың жылу-физикалық қасиеттеріне. Осы факторлардың бұйымдарды қыздыруға әсерін бойынша температуралық өрістің изотерм нысанын өзгерту бойынша бағалауға болады (сур. 2.10). Доғаның тогын (қуатын) ұлғайтумен бірге металлдың белгілі бір температураға дейін қыздырылған облысы кеңейеді, ал  доғаның орын ауыстыру жылдамдығын арттыру осы облыстардың жіктің белдігіне перпендикуляр бағытында тарылуына, және доға алдында изотермнің қоюлануына әкеледі.

а

х, см

х, см

х

| 42

Алюминий және мыстың жоғары жылу өткізгіштігі—болатпен салыстырғанда бірдей температура дейін қыздырылған облыстардың алаңын айтарлықтай азайту себебі. Температуралық өрістің нысаны да өзгереді: изотермдер кескіні бойынша шеңберге жақындап қысқарады, және қыздыру көзі алдында облысқа ауысады (суретті қараңыз 2.10). Пісіру ваннасының нысаны доғалы процестер кезінде келесілермен сипатталады: негізгі металлдың ұзындығы, ені және балқыту тереңдігі (сур. 2.11). Пісіру ваннасының көлемі пісірудің әдісі мен режиміне байланысты 0,1-ден 10 см3 дейін өзгереді. Металдың сұйық күйде болу уақыты оның әр түрлі учаскелерінде бірдей емес. Шамамен пісіру ваннасының орташа өмір сүру ұзақтығын tcp (с) келесі формула бойынша есептеуге

(2.13) мұндағы LB — ванна ұзындығы, мм; vcp — қыздыру көзінің қозғалу жылдамдығы, мм/с. Ваннаның бас бөлігінде жылу көзінің әсерінен металл оның балқу температурасынан едәуір асатын температураға дейін қыздырылған, ал ваннаның соңына қарай температура негізгі металлдың балқу температурасына жақындайды. Ваннаның геометриялық бағамдарына ықпал ететін маңызды фактор болып орындалатын жіктердің кеңістіктік жағдайы табылады (сур. 2.12). Тік қалыпта (сур. 2.12, а) төменнен жоғары (өрлеу) пісіру кезінде балқыту тереңдігі күрт өседі,

Lв —ванна ұзындығы; — жіктің ені; h — ваннада балқытылған металдың доға қысымының әсерінен деңгейлерінің әртүрлілігі; Н — негізгі металлды балқыту тереңдігі

Сурет 2.12. Жікті ке ңістіктегі қалыбы кезінде қалыптастыру шарттарына байланысты пісіру ваннасының пішімі : а

түсіруге пісіру кезінде — азаяды. Төбедегі қалыпта пісіру кезінде (сур. 2.12, в) ванна көлемін шектеу қажет. Ваннаны қалыптастырудың ең қолайсыз жағдайы көлденең жіктерді дайындағанда орын алады  (сур. 2.12, г).

Негізгі металддың құрылымы пісіру алдында дайындаманы технологиялық өңдеумен анықталады. Бөлшектердің күйік күйіндегі деформацияланған металлдан табақ түрінде, жіберу немесе кері кристалдау, сонымен қатар құйылған және деформацияланған құрылыммен құйма немесе соғылмадан болуы мүмкін.

| 44

Пісіру кезінде бөлінетін жылу негізгі металлға таралады. ТЫА неғұрлым балқыту шекарасына жақын орналасқан болса, соғұрлым онда металды қыздыру тез жүреді және соғұрлым қыздыру температурасы максималды, сондықтан негізгі металдың құрылымы және қасиеттері термиялық ықпал ету аймағының әр түрлі учаскелерінде әртүрлі. Негізгі металл (шегенделген немесе кернеу алып тастауға күйдіргеннен кейін) осы аймақта қайтару және кері кристалдауға ұшырайды. Көрсетілген түрлендірулердің даму дәрежесі аймақтың әр қабатында қабатты қыздырудың максималды температурасы, фазалық айналу температурасынан жоғары ұзақтығында, қыздыру және салқындату жылдамдығына байланысты.

Кері қайтару деп кері кристалдау алдында деформацияланған металда жүретін құрылым мен қасиеттердің өзгерістерін түсінеді: кристалдық құрылымның ақауларын азайту, оларды бөлуді өзгерту, металлды қысыммен өңдеу кезінде пайда болған қалдық кернеулерді азайту. Бастапқы және қайталама кері кристалдауды ажыратады. Бастапқы  кері кристалдауда жаңа дәндер туылады, жиі деформацияланған металл түйіршіктерінің шекарасында. Содан кейін дән өсімі деп аталатын саты басталады, мұнда бір дәне екіншісіне сіңіп кетеді. Бұл сатыны екінші кері кристалдау ретінде анықтайды. Пісіру ваннасының сұйық металлы ерекше нысанда қатаяды, оны негізгі металлдың балқытылған жиектері түзеді. Негізгі металл жиектері қатаятын металлға бір мезгілде төсеме ретінде қызмет етеді. Сұйық металдың кристалды құрылыммен қатты күйге көшуін

Пісіру жіктерінің орталығында пісіру ваннасының орталық бөлігін аса салқындату салдарынан тең белдікті кристалиттер аймағы пайда болады. Осы аймақтың кристаллиттері тәуелсіз пайда болу салдарынан бей берекет бағдарланған. Жалпы жағдайда пісіру жігінің металлы қатты әртарапқа бағытталған кристаллиттерден тұрады. Пісіру ваннасының бетінің қисықтығы көп және оның өлшемі аз болған сайын, соғұрлым жікте көршілес кристалиттер әр тарапқа бағытталған болады. Салқындату жылдамдығы көп болған сайын, бей берекет бағдарланған бос кристаллиттердің пайда болуы және өсуі ықтимал, демек, аймақ соншалықты тар және бағаналы кристалиттер өлшемі аз. Төсеніштер түрі сондай-ақ жік металлының тәнді құрылымын қалыптастыруға әсер етеді

Балқыту желісінде дәннің үлкен мөлшерінде пісіру ваннасына ірірек кристаллиттер жабысып өседі.

(ликвация) дамиды немесе қату бағытында қоспалардың концентрациясы артады. Қалыпты сегрегациямен бір мезгілде пісіру жіктерінің металлында микроскопиялық ұяшықты және дендритті сегрегация қалыптасады. Химиялық әртектіліктің бұл түрлері кристалдардың өсуінің тиісті нысандарына байланысты. Термичялық ықпал ету аймағының металл химиялық тұрғыда құйылған жік металлына қарағанда біртекті. Металда жік маңының химиялық әртектіліктің негізгі түрі— дәндердің шекарасына қоспалар немесе легірлеуші қоспаларды жинақтау. Полиморфтық өзгерулерге ие металдар мен қорытпаларды пісіру кезінде пісірімдік қыздыру аймақтарында әртүрлі фазалық құрамдағы учаскелер құрылады. Мұндай өзгерулер төмен көміртекті болат және титан қорытпаларды пісіру кезінде байқалады.

балқуы орын алады. Балқушы қаптама қождар мен газдарды түзеді. Қожды қабат металлды оттегімен және ауа азотымен өзара әрекеттесуден сақтайды. Газдар ауа балқу аймағынан (доға аймағынан) ығыстырып, және олармен байланыстан қосымша қорғауды қамтамасыз етеді. Қаптамалы электродтармен қара және түсті металдар мен әр түрлі қорытпаларды пісіреді және балқытады.

| 46

: 1 — қож қабығы; 2 — пісіру жігі; 3 — сұйық қожды үлдір; 4 — газ қорғанысы; 5 — электрод металлының тамшысы; 6 — электрод; 7 — электродты жабын; 8 — пісіру доғасы; 9 — пісіру ваннасы; 10 — пісірілетін бөлшектердің негізгі металлы

Қаптамалы электродпен доғалы пісіруді ұтымды қолдану аймағы— қиын қол жетімді жерлерде және әр түрлі кеңістіктік қалыптарда орналасқан жіктің шағын ұзындығында қалыңдығы 2 мм астам қосылатын элементтерден конструкцияларды дайындау. Пісірудің осы тәсілінің негізгі құндылықтары болып жабдықтарды әмбебаптығы мен қарапайымдылығы табылады, ал кемшілігі — ток тығыздығының шағын мәндерімен, және жікті қалыптастыру негізінен электродты металл есебінен жүруге негізделген жоғары емес өнімділігі. Тікелей әрекетте электр доғамен қолдан пісіру неғұрлым кеңінен қолдану табады. Жақсы нәтижелерге қысқа доғамен пісіру кезінде қол жеткізіледі, оның ұзындығы әдетте 0,5... 1,1 электрод  диаметрінен, 90...350 А токтан және доғаның кернеуі 18.. . 30 В. артпайды. Доғаның үлкен ұзындығында электродты металдың тотығуы мен шашырауы күшейеді, пісіру тереңдігі азаяды.

Доғалы пісіруде сапалы қосылыстарды алу үшін доға аймағы мен балқытылған металға ауаның зиянды әсерінен қорғаныш қажет.

Қорғауыш газдарда пісіру кезінде доғаның аймағын және балқытылған металлды және балқытылған металды қорғау үшін жанарғы көмегімен ағынмен берілетін газды пайдаланады (сур. 2.14). Қорғауыш газдар ретінде пісіру кезінде металлмен әрекеттеспейтін инертті газдарды (аргон, гелий және олардың қоспалары), және металмен өзара әрекеттесетін белсенді газдарды (көмірқышқыл газы, сутегі және т. б.), сондай-ақ олардың қоспаларын пайдаланады. Қорғауыш газдарда пісіруді балқымайтын электродпен орындауға болады (сур. 2.14, а), бұл ретте доға балқымайтын электрод пен бұйым арасында жанады. Электрод пісіру процесінде балқып кетпейді және жікке түспейді. Пісірілетін жиектер бойына жылжытылатын доға оларды  ерітеді. Доғаны жоюға қарай балқытылған металл бөлшектің жектерін жалғастыратын жікті түзе отыра қатаяды. Балқымалы электродпен пісіру кезінде (сур. 2.14, б) доғаға үздіксіз берілетін электродты сым мен бұйым арасында доға жанады. Доға сым және бұйымдар жиегін балқытады, соның нәтижесінде жалпы пісіру ваннасы түзіледі. Доғаны жылжытуға қарай пісіру ваннасы бұйымдардың жиектерін жалғастыратын жікті түзе отыра қатаяды. Қорғауыш газдарды үнемдеу үшін және процесті басқару үшін пісіруді доғаның айналасында центерлес берілетін газдардың екі бөлек ағындарында жүргізуге болады (сур. 2.14, в). Газдың ішкі ағынында доға жанады және электрод металлының тамшысы орналасқан, ал сұйық металл ваннасы ішкі және сыртқы ағындардың қоспасымен қорғалады.

: а — балқымайтын электродпен; б — балқитын электродпен; — газ екі ағындарында балқитын электродпен; 1 — бөлшек; 2 — доға; 3 — қорғаныш газ; 4

| 48

Пісірудің бірқатар жаңа тәсілдері әзірленген, импульсті доғалы, вибродоғалы, және т. б. Қорғауыш газдарда қаптамалы электродпен қолдан пісірудің негізгі түрлері 2.15 суретте келтірілген.

Қолдан аргондық доғалы пісіру үдерісінің негізгі бағамдары болып табылады: Қорғауыш        газдарда        доғалы        пісірудің        ерекшеліктеріне        келесілерді жатқызуға болады:

деп атайды. Доға бағанасын оның кеңеюін шектейтін тар арнаға салады. Қысылған доға алу үшін арналған құрылғыларды

плазмотрондар деп атайды (сур. 2.16). Қарапайым плазмотрон оқшаулағыштан 1, балқымайтын электродтан 2 және сумен салқындатылатынмыс шүмектерден 3 тұрады. Шүмекке тангенциальды (оның цилиндрлік беттеріне жанама) немесе аксиальді (электрод белдігі бойымен) плазма түзуші инертті, бейтарап немесе құрамында оттегі бар газ береді, ол доға бағанасында жоғары температураға дейін қызады. Плазмотрондар тұрақты немесе айнымалы токта жұмыс істей алады. Тікелей және жанама әрекетті плазмотрондарды ажыратады. Жанама әрекетті плазмотрондарда доға электрод және шүмек арасында жанады. Олардың газ қыздырғыштарды ретінде электр өткізгіш емес материалдарды өңдеу кезінде қолданады. Пісіру мен кесу үшін жиі тікелей әрекетті плазмотронды пайдаланады. Оларда доға электрод пен өңделетін бұйым арасында жанады. Олардың арасындағы қашықтық плазмотронда еркін доға үшін жанарғымен пісіру кезіндегіге қарағанда артық, сондықтан қысылған доғаны екі сатыда тұтатады. Плазмотронға газ бергеннен кейін плазмотронның электроды мен шүмек арасындағы қосалқы (кезекші) доғаны осциллятордың ұшқыны разрядымен немесе электрод— шүмек графитті өзегі аралығын тұйықтау арқылы тұтады, алайда соңғы электрод пен шүмектің тозуын арттырады. Кезекші доғаны оның тогын шектеу және шүмектер тозуын азайту үшін жеке аз қуатты көзден немесе резистор арқылы негізгі көзден нәрлендіреді. Газ әсерінен кезекші доға қуаты аз плазма ағысын түзеді. Оның бөлшек жанасқан сәтінде жұмыс доғасы от алады. Егер бөлшектер тізбегіне түйістіргіні қосса, онда жұмыс доғасын қажет уақытта оталдыруға болады.

| 50

(б)

әрекетті доғалы плазматрондардың сызбасы :

бөлшек;

Жұмыс доғасын оталдырғаннан кейін кезекші доға автоматты пісіру кезінде ажыратылуы мүмкін. Қолдан пісіру үшін кезекші доға тұрақты жанып тұрғаны жақсы. Қысылған доға бағанасы шүмекке дейінгі учаскеден І, қысу учаскесінен ІІ және ашық учаскеден ІІІ (сур. 2.17) тұрады. Егер қысылған доға кесу үшін пайдаланылса, оның бағанасында кесу қуысында төртінші учаскесі пайда болады. Әрбір учаскенде доғаның физикалық қасиеттері басқа учаскелердің қасиеттерінен, сондай-ақ еркін доғаның қасиеттерінен айтарлықтай ерекшеленеді. Қысылған және еркін доғалардың катодты және анодты облыстарының қасиеттері шамалы ерекшеленеді. Қысылған доға технологиялық артықшылықтарға ІІ. учаскесінде ие болады. Қысылған доғаның кернеу еркінге қарағанда олардың бірдей ұзындығында әрқашан жоғары. Бұл доғаның қабырғаларын шүмектер сығу кезінде ток тығыздығының артуымен, соның нәтижесінде электр өрісінің шиеленісуінің артуына алып келуімен түсіндіріледі. Қысылған доғаның негізгі бағамдары: шүмектер диаметрі dc және каналдың ұзындығы 1С (суретті қараңыз 2.17); плазмотроннан бөлшектерге дейінгі арақашықтық 10; доғаның тогы !д; плазма түзуші газдың шығысы Gn. Плазма түзуші газ доғаға түсе отыра оның бағанасына енеді, және арна бойымен жүре отырып, қызады. Газ тығыздығы кемиді, оның көлемі артады. Сондықтан, оның канал бойымен қозғалысы шамасына қарай газдың жылдамдығы күрт артады; ол шүмектен шығу бетте максимумға жетеді. Доғада қыздырылған газ пісірілетін бөлшектің бетімен бетпе-бет келген кезде оны қыздырады және балқытады.

І — шүмекке дейінгі учаскесі; ІІ — қысу учаскесі; ІІІ — ашық учаскесі; dэ — электрод диаметрі; dс —шүмектер диаметрі; 1с — шүмектер каналының ұзындығы; 1у —шүмектердің жабық учаскесінің ұзындығы; l0 —плазмотрон бүйірінен бөлшектерге дейінгі ара қашықтық; 1д — доғаның ұзындығы

Газ қысымымен балқытылған металл алшайып, жылу пісіру ваннасының түбінің қатты металына тікелей беріледі, сондықтан еркін доғаға қарағанда тиімді жылу қуаты шамамен 2 есе жоғары. Газ шығыны және шүмектер арнасының диаметрі өзгерту арқылы плазма ағысының қысымын, сондай-ақ, доғадан бөлшектерге берілетін жылу ағынының тығыздығы өзгертуге болады. Бұл пісіру ваннасының пішіні мен өлшемдері реттеуге мүмкіндік беретін қысылған доғаның негізгі технологиялық артықшылықтары. Қысылған доғада жылу ағынының жоғарырақ тығыздығына қол жеткізіледі, әсіресе доғаның шағын қуатында, бұл термиялық ықпал ету аймағының аз енін алуға және пісіру жылдамдығын ұлғайтуға мүмкіндік береді. Өйткені плазма түзуші газ бөлшектерге жалпы пайдалы қуаттың айтарлықтай үлесін беретіндіктен, ал газды қыздыру режимнің барлық параметрлеріне тәуелді болғандықтан, онда қысылған доғаның тиімді ПӘК- і 30...80% шегінде өзгертуге болады. Қысылған доғаның басқа артықшылығы оның кеңістіктік орнықтылығын арттыру болып табылады. Қысылған доғаның кернеу айтарлықтай плазма түзуші газдың тегіне тәуелді. Бұл доғаның жоғары температурасында газдардың энергияны сіңіруге әртүрлі қабілеттілігіне орай туындайды.

Одан жоғары кернеуге үлкен жылу сыйымдылық және жылу өткізгіштік ие газда жанатын доға ие. Плазма түзуші газдар ретінде аргон, гелий, көмірқышқыл газы, ауа, оттегі, азот, сутегі және газдар қоспасын пайдаланады. Көп жағдайда аргонды қолданады. Ол жақсы қорғаныш қасиеттеріне және электродтың жоғары төзімділігіне ие. Аргонның жылу сыйымдылығы мен жылу өткізгіштігі төмен, сондықтан доға онда өте төмен кернеуге ие, бұл қолдан пісіру кезінде ыңғайлы болып табылады. Тәжірибеде балқымайтын электродтың жоғарырақ төзімділігін қамтамасыз ететін тікелей полярлықтағы доғаны жиі қолданады. Сонымен қатар, мұндай доға бөлшектерге жылудың неғұрлым көп мөлшерін береді, онымен жоғары легірленген болатты, титан қорытпаларын, мысты пісіреді. Алюминий қорытпаларын пісіру кезінде тікелей полярлықтағы қысылған доғаны пайдаланылмайды, себебі баяу балқитын оксиді үлдірдің бұзылуын қамтамасыз етпейді. Алюминий оксидінің үлдірі аргонды сығымдалған кері полярлығында пісіру кезінде жақсы бұзылады, алайда бөлшектердің жылу беру тиімділігі төмен және плазмотрон электродына — анодқа жылу жүктемесі жоғары. Электродқа рұқсат етілген ток бұл жағдайда тікелей полярлыққа қарағанда 20 есе төмен. Электродтардың төзімділігін арттыру үшін электродты қарқынды салқындатумен плазмотронды қолданады. Өз бағамдары бойынша аралық қалыпқа айнымалы токтың доғасы ие. Өйткені айнымалы токтың кезеңі ішінде электрод кезек-кезек катод және анод болып табылады, онда электрод төзімділігі қамтамасыз етіледі. Оксидті үлдірдің кері полярлықтың жартылай кезеңінде бұзылуы жеткілікті қарқынды болады, ол пісіру жалғасының жақсы сапасын қамтамасыз етеді. Айнымалы ток доғасының басты кемшілігі— полярлық ауысқан кезде қайта оталдырудың төмен тұрақтылығы, бұл қысылған доғада қиындай түсіп, себебі оның бағанасы плазма түзетін газбен қарқынды салқындатылады. Доға тұрақтылығын арттыру үшін не нәрлендіру көзі жоғары кернеуі, не арнайы күрделі тұрақтандырғыштар қажет, сондықтан сығымдалған бір фазалы доға айнымалы токта аз пайдаланылады. Айнымалы ток доғасының бір түрі болып үшфазалы трансформаторлар табылады. Үш фазалы қысылған доғаның плазмотроны үшін (сур. 2.18) екі балқымайтын электрод орнатылады. Кезекші доға болып осы электродтар арасындағы доға қызмет етеді, ал шүмек электрлік бейтарап қалады. Кезекші доға негізгі нәрлендіру көзінің фазасынан қуат алады. Электродтар мен бөлшек арасындағы доға қозғалмаған кезде

электрод аралық доғаның тогы мардымсыз, бірақ негізгі доғаларын тұтату үшін жеткілікті. Кезекші доғаның тогын шектеу үшін ешқандай арнайы құрылғылар талап етілмейді. Электрод пен бөлшектер арасында жұмыс доғаларын тұтату кезінде бөлшектердегі токтың электродтағы токқа қатынасын Кт = %/3 оңай алуға болады. Бұл электродтар диаметрін азайтады және плазмотронның габариттері мен массасын азайтуға мүмкіндік береді, бұл қолмен пісіруде маңызды болып табылады. Үшфазалы қысылған доғаның басқа артықшылығы – полярлығы өзгерістері сәттерінде қайта оталдыру тұрақтылығын арттыру, өйткені электродаралық доға электрод аралығы— бөлшекті тұрақты иондайды. Осының арқасында үшфазалы доға тұрақты ток доғасына тұрақтылығы бойынша жақын. Қысылған доғалардың энергетикалық мүмкіндіктері плазмотрон — қос доға түзілімі жұмысының апаттық режимінің жол бермеу шартымен шектелмейді.

| 54

-о

Сур. 2.19.

ос до ғ

Қысылған доғаның тогын белгілі бір маңызға дейін ұлғайтқан кезде жұмыс доғасының бағанасы доғалардың каскадын құра отырып ыдырайды (сур. 2.19). Электрод пен шүмек арасында доғалар пайда болады, сондай- ақ шүмек пен бөлшек арасында да. Осы қуатты доғалардың белсенді дақтары шүмекті тез қиратып, және оны толық істен шығара алады. Шүмектердің диаметрін, плазма түзуші газ шығынын азайту және шүмектер 1С арнасының ұзындығын арттыру апаттық доғалардың пайда болуына әсер етеді. Қос доғаның пайда болуы келесімен түсіндіріледі. Доғаның бағанасы мен шүмектер арнасының қабырғалары арасында өткізбейтін "суық" газдың оқшаулағыш қабатшасы орналасқан, оның орташа температурасы 2 000... 3 000 °С. Осы қабатшаның қалыңдығы арна диаметрінен 3 ... 5 % құрайды. Доға бағанасының плазмасында бейтарап атомдар, оң иондар және электрондар, қозғалыста болады. Соңғылар аз массасы нәтижесінде айтарлықтай        үлкен                қозғалғыштыққа        ие.        Ээлектрондардың        бөлігі оқшаулағыш қабатшандан секіріп өтіп, шүмекке қүйылады. Осының салдарынан  шүмек        доғаның бағанасына қатысты теріс зарядталады. Әлеуеттердің ең аз айырмасы электрод қимасында, ал ең үлкені — газдың шүмектен шығу кезінде. Егер доғаның бағанасы мен шүмектер қабырғасы арасындағы әлеуеттер айырымы біраз қатерлі мәнге жетсе, онда шүмектің бетінде шүмек доғасының катодты дағы — бөлшек туындайды. Екінші белсенді дақтардың туындауына бұл жағдайда ештеңе кедергі келтірмейді. Авариялық режимнің туындау қаупінің көрсеткіші ретінде қатынасты пайдалануға болады

пр

c

мұнда Uc —учаскесінде ІІ доғаның бағанасында кернеудің төмендеуі (суретті қараңыз 2.17); A — шүмектер түпкі кесігіндегі оқшаулағыш газ қабатшасының қалыңдығы.

Шама Епр (В/см) қабатшаның сынамасы шақыратын электр өрісінің орташа кернеулігін білдіреді. Епр неғұрлым жоғары болған сайын, соғұрлым екі доғаның туындау ықтималдығы үлкен. Режимнің бағамдары Uc және А. әсер етеді. dc азаюымен Uc қатты артады және А азаяды, бұл Епр айтарлықтай өсуіне алып келеді. Апаттық режимінің пайда болу мүмкіндігі артады. Газ шығынының өсуі сондай-ақ Uc арттырады, бірақ бұл ретте қабатша қалыңдығы да ұлғаяды. Байқалғандай, Епр есептік бағамы дегенмен газ шығынын артуына байланысты азаяды. Бұл қос доға пайда болу қаупін төмендетеді, оны тәжірибе растайды. Епр шамасын білу нақты қысылған доғалардың жануының оңтайлы режимдерін таңдауға мүмкіндік береді. Қос доға түзумен күресу үшін сындарлы әдістерді де қолданады (мысалы, арнадан біраз қашықтықта шүмекке оның бүйірінен аздаған арақашықтыққа шығып тұратын вольфрамнан қондырманы орнатады). Қос доға пайда болғаннан кейін оның белсенді дағы арна айналасында доғаның магнит өрісінің әсерінен айналады. Қондырмаға жеткен кезде дақ оған бекітіледі де, апаттық доға әдеттегі вольфрамдық электродтағыдай жанады. Доға қондырмаға мыс қарағанда доғаның вольфрамдағы аз электрод қасылық кернеуіне орай бекіп, нәтижесінде мыс шүмек сынбайды. Плазмотрон катодының типі және құрылымы плазма түзуші газ құрамымен анықталады. Инертті газдарда жұмыс істеу үшін (аргон, азот, және олардың қоспалары) вольфрамнан жасалған катодты қолданады. Олар плазмотронның электродты торабында бекітілген цангалық қысқышпен шыбық түрінде бекітіледі (сур. 2.20, а), немесе оған вольфрамнан өзегі жасалған мыс ұстағыш түрінде (сур. 2.20, б) орындалады. Соңғы құрылым оңтайлырақ, өйткені жылуды бөлу үшін жасалған ең жақсы жағдайлар арқасында катодта токтың жоғары тығыздығы қамтамасыз етіледі және қымбат тұратын вольфрам шығыны азаяды. Құрамында оттегі бар газдарда жұмыс істейтін катодты (мысалы, көмірқышқыл газдарда)

термохимиялық деп атайды. Оларды гафний мен цирконийден белсенді  қондырмалар түрінде жасап, мыс ұштағыштардың беттеуін нығыздайды (сур. 2.21). Қондырма диаметрі доғаның ток шамаларына тәуелді. Шүмек доғаның энергетикалық сипаттамаларын реттеу үшін қызмет етеді. Шүмектердің негізгі бағамдарына оның арнасының диаметрі мен биіктігі, плазмотронның жұмыс камерасының нысаны жатады.

| 56

ң э

: а — цангалық; б — мыс ұстағыш; 1 —электрод торабының корпус; 2 — цангалық қысқыш; 3 — вольфрамды электрод; 4

Шүмектің диаметрі мен биіктігін дәнекерлеу тогына, плазма түзуші газдың құрамы мен шығынына байланысты таңдайды. Бұл ретте плазмотронның технологиялық мүмкіндіктері мен жұмыс істеу сенімділігі, шүмек және электрод төзімділігі сияқты көрсеткіштердің ең қолайлы үйлесімін таңдауға тура келеді. Сенімділік көрсеткіші аса маңызды. Доғалық камераға газдың аксиальдық берілісі плазма шүмегінен шығатын ағынымен өңделетін бөлшекке жақсы әсер ету мүмкіндігін береді. Алайда, бұл ретте доға бағанасының кеңістіктікте тұрақтандырылуы нашарлап, қос доға түзу ықтималдығы артады, сондықтан да газдың тангенциальды берілісі артығырақ. Доғалы камераның элементтерінің бірі құйынды ширату болып табылады, ол шүмектер арнасына плазма түзуші газдың тангенциальды берілісін қамтамасыз етеді. Сындарлы ширату электр ұстағыштың бүйір бетінде оған центрлес орындалған үлкен қадамды (6.. .12 мм) көпкірмелі бұранданы (3 — 6 кіру) білдіреді. Плазмотрон оқшаулағышының материалына түрлі, кейде қарама- қайшы талаптар қойылады. Ол келесілерге ие болуы тиіс:

ң

Сонымен қатар, оқшаулағыш қарапайым кесуші аспаппен өңдеу мүмкіндігіне жол беруге міндетті.

атауына ие болды. Мұндай токта жиектерінің қалыңдығы 0,025.0,8 мм. бөлшектер дәнекерленеді. Ашық доғамен дәнекерлеумен салыстырғанда шағын токта қысылған доғаның ұзындығын өзгерту дәнекерлеу қосылыстарының сапасына айтарлықтай аз әсер көрсетеді; доғаның кеңістіктік тұрақтылығы айтарлықтай артады. Микроплазмалық дәнекерлеу кезінде плазма түзуші газ ретінде аргонды, ал қорғаныш ретінде — аргон, гелий, азот, сутегімен немесе гелиймен аргон қоспасы және дәнекерленуші металлға байланысты басқа газдарды пайдаланады. Тұрақты токтың кішіамперлі қысылған доғасының катодты облысы плазма түзуші газ атмосферасында, ал доғаның бағанасы және анодты облысы — қорғаныш газ атмосферасында орналасқан. Қорғаныш қоспасында молекулалық газдарды қолдану (азотты, сутегіні) доғаның кернеулерін арттырады, оның балқытушы қабілетін ұлғайтады, өйткені доғаның бағанасында осы газдардың молекулалары энергияны жұта отыра диссонацияға ұшырайды, ал бұл доғаның қосымша сығылуына алып келеді. Доға бұйымдарға жинақталатын конустың нысанын ("ине") иеленеді. Осы "ине" ұшына ток тығыздығы 5 000 А/см2 жетеді.

| 58

Микроплазмалық дәнекерлеуді аса жұқа материалдарды қосу, миниатюралық бөлшектердің, металдар мен бейметалдарды кесудің, дәлме-дәл ерітудің микро олқылықтарын (микрожарықтар, сызаттар, бақалшақтар) түзету үшін қолданады. Қыздырудың кіші алаңы және термикалық ықпал ету аймағының болмашы ені миниатюралық және жоғары дәлдіктегі бөлшектердің: гофрленген түтіктер (сильфондар) және арматурамен мембраналардың, миниатюралық құбырлардың, жартылай өткізгіш құралдардың, конденсаторлардың, термобу және т. б. жоғары сапалы қосылыстарын қамтамасыз етеді.

Ф л ю с п е н д ә н е к е р л е у — өнеркәсіп және құрылыстағы дәнекерлеу жұмыстарын орындаудың негізгі тәсілдерінің бірі. Бірқатар маңызды артықшылықтарға ие бола отыра, ол металл құрылымдар, үлкен диаметрлі құбырлар, қазандар, кемелер корпусы сияқты дәнекерлеуші құрылымдарын жасау технологиясын айтарлықтай өзгертті. Жасау технологиясының өзгерістері салдарынан дәнекерлеуші құрылымдардың өздері өзгерді: металл мен еңбек шығынының үнемділігін беретін дәнекерленіп-құйылған, дәнекерленіп-соғылған бұйымдар кеңінен қолдану тапты. Флюспен дәнекерлеу тәсілі келесіде (сур. 2.22). Доғаның 1 аймағына дәнекерленуші бұйымдар жиегін қамтитын флюс 2 беріліп, ол қож қорғанышын құрады. Флюс қабатының қалыңдығы 30...60 мм тұрады. Доға 1 дәнекерленуші бұйым мен электродты сым арасында қозғалып, доғаның бағанында бөлініп шыққан булар, газдардан түзілген тұйық кеңістікте 7 балқытылған флюстың сұйық қабаты астында жанады. Дәнекерлеу сымының металлы доғамен балқытылып, тамшылау арқылы дәнекерлеуші ваннаға көшеді. Дәнекерлеу ваннасында дәнекерлеу сымының металлы балқыған негізгі металлмен араласады. Газдардың термиялық кеңеюі кезінде пайда болатын біраз артық қысым сұйық металлды дәнекерлеу бағытына қарама-қарсы жаққа ығыстырады. Мұндай жағдайларда негізгі металлдың терең дәнекерленуі қамтамасыз етіледі. Газ кеңістігіндегі 7 шамалы артық қысым және флюс қабаты балқытылған металлды қоршаған ауаның зиянды әсерінен сенімді қорғайды. Сонымен қатар, металдың шашырауы айтарлықтай азаяды, жікті қалыптастыру, доғаның жылуын және электродты сымның материалын пайдалану жақсарады.

Сур. 2.22. Флюспен д ә

: 1 — доға; 2 — флюс; 3 — электродтық сым; 4 — қыспақтау ролигі; 5 — жетекші ролик; 6 — мүштік; 7 — тұйық газ кеңістігі; 8 — дәнекерлеу ваннасы; 9 — дәнекерленген жік; 10

Электродты сым 3 дәнекерлеу аймағына оның балқу жылдамдығына тең жылдамдықта арнайы тетіктің жетекші 5 және қысатын 4 роликтері арқылы беріледі, және осылайша, доғаның жануы автоматты түрде орын алады. Дәнекерлеу тогы ток көзінен дәнекерлеу басының мүштігі 6 арқылы электродты сымдауыштар ұшынан шағын қашықтықта (40... 60 мм) орналасқан электродты сымға шығарылады. Жікті бөлу бойымен доғаның жылжуына қарай дәнекерлеу ваннасын 8 сууы, металлдың кристалдануы және дәнекерлеу жігін 9 қалыптастыру орын алады. Ерітілген флюс бетіне шыға келіп, суу кезінде қож қабыршағын 10 түзеді. Сұйық қож (флюс) металлға қарағанда ерітудің төменірек температурасына ие болғасын, жіктің металлынын салқындауын баяулата отыра біраз соңырақ қатаяды.

| 60

Жіктің металлының балқыған күйде болу ұзақтығы мен баяу сууы бетіне барлық металл емес қосындылар мен газдардың шығуына, химиялық құрамы бойынша таза, тығыз және біртекті жікті алуға ықпал етеді. Электродтың шағын шығуы (электродты сымның соңынан  ток өткізгіш мүштікке дейінгі арақашықтық), жабудың болмауы, электродты сымның берілісінің үлкен жылдамдығы дәнекерлеу тогын айтарлықтай ұлғайтуға мүмкіндік береді— 1-150 А/мм2 дейін, яғни бірдей диаметрлі электродтармен қолмен дәнекерлеумен салыстырғанда шамамен 6 — 8 рет. Еріту коэффициенті 14...18 г/(А-с) құрайды, бұл электродтармен қолмен дәнекерлеу кезіндегі ге қарағанда 1,5 — 2 есе жоғары. Балқытылған флюстың жоғары жылу өткізгіштігі дәнекерлеу сымының балқыту процесін жеделдетуге, негізгі металлдың балқыту тереңдігін ұлғайтуға, және соның салдарынан, дәнекерлеу өнімділігін айтарлықтай арттыруға алып келеді. Дәнекерлеу аймағына себілетін флюстың жеткілікті қалың қабаты (60 мм-ге дейін) 30% - ға балқиды. Бұл доғаны жабық (көрінбейтін) етіп және балқыған жіктің қоршаған ауадан сенімді қорғанышын қамтамасыз етеді, дәнекерлеу процесін тұрақтандырады. Флюспен дәнекерлеудің елеулі артықшылығы металдың қалдығына және оның шашырауына елеусіз шығындар болып табылады. Шашырау,  қалдық пен өртендіге шығындар электродты металл массасынан 1.3% құрайды. Доғаның тиімді жылу қуатының ұлғаюы салдарынан жиектерінің қиғаштығысыз дәнекерленетін бөлшектердің қалыңдығының диапазоны өзгеруі мүмкін. Мысалы, әдеттегі режимде бөлшектерді флюспен жиектердің қиғаштығысыз қиысқа дәнекерлеуде қалыңдығы 15.20 мм металлды дәнекерлеуге болады. Бұл жағдайда негізгі металды балқыту тереңдігі ұлғаяды, оның жік металындағы үлесі 50.70% жетеді; бұл ретте электродты сым шығыны едәуір төмендейді. Жоғарыда айтылғандарды қорыта келе, флюспен дәнекерлеу келесі артықшылықтарға ие деген қорытынды жасауға болады:

Алайда, флюспен автоматты дәнекерлеуді қолдану келесі кемшіліктер мен шектеулерге ие:

| 62

1.

Оттегі – жер бетіндегі ең кең таралған элемент. Газ тәрізді оттегі түссіз, мөлдір, иіссіз және дәмі жоқ, тұтанғыш емес, бірақ жану үрдісін белсенді қолдай алады. Оттегінің негізгі физикалық параметрлерінің мәндері 3.1 кестеде келтірілген. Оттегі жоғары химиялық белсенділікке ие, инертті газдардан және асыл металдардан басқа барлық элементтермен химиялық қосылыстар (оксидтер) жасауға қабілетті. Тотығу реакциясының жылдамдығы температураның артуы мен немесе катализаторларды пайдалануымен артады. Органикалық заттардың оттегімен тотығу реакциялары көп мөлшерде жылу шығарумен жалғасады. Реакция аймағында оттегінің қысымын және температурасын жоғарылату оның бағытын айтарлықтай жылдамдатады.

0 °С температурасында және қысымы 0,1 Мпа1 м

жидкого кислорода, кг, при температуре -183 °С температурасында және 0,1 Мпа қысымындағы салмағы

1 140 0 °С температурасында және 0,1 Мпа қысымында алынатын сұйық газдан алынатын газтәрізді оттегеі

Қысылған немесе қыздырылған оттегіде белгілі бір жағдайларда тотығу үрдісі реакция аймағында шығарылатын жылудың және температураның тиісті өсуінің арқасында өсу қарқынын жалғастыра алады. Қысылған газ тәріздес оттегі органикалық заттармен (майлар немесе майлар қабыршағы, көмір шаңы пленкасы) байланысқан кезде олардың өздігінен жалындауы мүмкін. Оттегі толқынындағы электростатикалық ұшқын разряд, қатты бөлшектердің металға соғылуы, оттегінің жылдам сығылу немесе үйкеліс кезінде жылу шығаруы және басқа да осыған ұқсас құбылыстар жалындаудың себебі бола алады, сондықтан оттегінің пайдалану барысында тез жалындайтын заттармен жанаспауын қадағалау қажет. Апаттардың алдын алу үшін барлық оттегі жабдықтары, оттегі баллондары мен құбырлары мұқият майсыздандырылады. Оттегі ортасында жұмыс істейтін бөлшектер беттерінің майланбауын жұмыс жасау барысында қадағалау қажет. Жанғыш газдар мен булар оттегімен қосылып жарылғыш қоспалар түзеді, олар жану кезінде өте үлкен жарылғыш шегіне ие. Мұндай қоспалардағы жарылыс толқынының таралуы өте жоғары жылдамдықпен (3000 м/с және одан жоғары) жүреді. Көмір таспалар мен шаң, киіз, шымтезек, жүн, мақта және жүн мата сияқты сұйық оттегі сіңдірілген әртүрлі кеуекті органикалық заттар от тұтану кезінде үлкен күшпен жарылады.

Газ жалынды өңдеу, тасымалдау және сақтау барысында оны пайдалану кезінде белгіленген оттегі қасиеттерін әрқашан есте ұстау керек. Оттегі ең кеңінен таралған жетекші салаларда қолданылады, ол мартендік пештерде және электр-пештерінде болатты қорытуды қарқындату үшін және болатты оттегілі-конвертерлі қорытуда қолданылады. Техникалық оттегі газбен пісіру, оттекті кесу, беттік беріктендіру, және басқа да жалын өңдеу үрдістерді іске асыру үшін негіз болып табылады. Оттегіні химиялық әдіспен, яғни, су электролизі және ауаны терең салқындату және бөлу әдісімен өндіреді. Химиялық әдістер тиімсіз және үнемсіз. Оттегінің өнеркәсіптік өндірісінде пайдаланылмайды. Суды электролиздеу, яғни, оның құраушыларға (сутегі, оттегі) ыдырауы электролизерде жүзеге асырылады. Электр өткізгіштігін арттыру үшін каустикалық сода қосылатын судың көмегімен тікелей ток өткізіледі; оттегі анодта және катодта сутегі жиналады. Әдістің кемшілігі электр энергиясының үлкен тұтынуы болып табылады, оны шығаратын екі газдарды да қолданғанда пайдалану ұтымды. Бұл қағида бойынша оттегі- сутегі жалынының көмегімен газбен дәнекерлеейтін, пісіретін және

жылытатын көптеген қондырғылар жұмыс істейді.

Оттегіні алудың негізгі өндірістік әдісі –терең салқындату және тазарту арқылы оттегін атмосфералық ауадан алу. Атмосфералық ауа - сұйылту температурасы әртүрлі газдардың қоспасы; ауаның негізгі бөліктері азот және оттегі болып табылады. Оттегі мен азот алу үшін қолданатын қондырғыларда ауаны зиянды қоспалардан тазалайды, компрессорда салқындату циклының қысымына дейін (0,6 ... 20 МПа) сығады, жылуалмастырғышта сұйылту температурасына дейін салқындатылады және кейіннен сұйық түрде (төмен температуралық тазалау) оттегі мен азотты айырады. Бөлу аппараттарының (ректификациялық бағана) табақшаларында сұйықтықтың бірнеше рет булану және сұйықтану үрдісі тазарту (ректификаттау) деп аталады. Бағанның жоғарғы жағында таза тез қайнаушы құраушылардан (азот) тұратын булар жиналады, ал төменгі жағында – негізінен ұшпалығы аз құраушыдан тұратын (оттегі) сұйықтық жиналады. Оттегінің және азоттың сұйылту температурасындағы айырмашылық шамамен 13 ° құрайдыжәне сұйық фазада олардың толық бөлінуіне жеткілікті. Ауаны бөліп алушы үлкен қондырғыларда оттегі немесе азот алудан басқа инертті газдарды ауадан алады: техникада кеңінен қолданылатын аргон, криптон, ксенон, неон-гель қоспасы. Ауаны бөлу блогы аппараттарын алдын ала салқындату үшін және төмен температурада ұстау үшін тоңазытқыш циклдерді пайдаланылады. Бұл циклдарда төмен температура алудың екі негізгі тәсілі пайдаланылады: қысылған        ауаны дроссельдеу; піспекті детандерде немесе турбодетандердегі қысылған ауаның кеңеюі. Қысылған газдың дросселдеу кезіндегі салқындауы газ бөлшектері арасындағы ілініс күштерін және кеңею кезінде көлем ұлғаюға сыртқы кедергілерді (Джоуль-Томсон әсері) еңсеруге жұмсалатын газдың ішкі энергиясының арқасында іске асады.

Газбен пісіру және кесу үрдістері үшін, жану кезінде техникалық оттегімен қоспасында газ жалынының температурасы 2000 ° C-тан асатын түрлі жанғыш газдарды қолдануға болады. Сутегін қоспағанда, бұл газдардың бәрі химиялық құрамы бойынша, көмірсутекті қосылыстар немесе көмірсутектердің әр түрлі қоспалары болып табылады.

Газжалындыөңдеу үшін ацетилен кеңінен қолданылады, ол оттегінде

жанған кезде басқа жанғыш газдарға қарағанда жоғары температуралы жалын береді.

Ацетилен.

Бұл газ - қанықпаған қатардағы көмірсутек болып табылады. Оның химиялық формуласы C2H2, құрылымдық формула H-C = C-H. Атмосфералық қысымда және қалыпты температурада ацетилен - түссіз газ. Техникалық ацетиленнің құрамында қоспалардың болуына байланысты өткір ерекше иісі бар. 20 ° C температурасында және 0,1 МПа қысымында ацетиленнің тығыздығы p = 1,09 кг / м3 құрайды. Атмосфералық қысым кезінде -82,4 ... -83,6 ° С температурасында ацетилен сұйылады. -85 ° C және одан төмен температурада ацетилен қатты күйге көшіп, кристал құрады. Сұйық және қатты ацетилен үйкелуден, механикалық немесе гидравликалық соққыдан пен детонатордың әрекетінен оңай жарылып кетеді. Ацетиленнің толық жануы кезінде көмірқышқыл газ бен суд бөлінеді:

(3.1) формуласы бойынша ацетиленнің бір көлемі жану үшін оттегінің 2,5 көлемі қажет болады. Ацетиленнің 0 ° C және 0,1 МПа қысымда жануы ең жоғарғы жану жылуын береді Q в

= 58,660 кДж/м

. Дәл осы шарттарда ең төменгі жану жылуы Q н

= 55 890 кДж/м

деп есептелуі мүмкін.

Ацетиленнің жану реакциясының жылуы ацетиленнің ыдырау реакциясының жылуы және көміртегі мен сутегінің бастапқы жану реакцияларының жылуларының қосындысынан тұрады. Ацетиленнің ыдырауы кезінде жылу бөлінеді:

Жанудың қарқындылығы пісіру жалынының маңызды параметрі болып табылады жәнеол қалыпты жану жылдамдығының қоспаның жану жылуына көбейтіндісіне тең. Ацетилен және басқа да жанғыш газдарды жағу қарқындылығы туралы мәліметтер 3.2. кестеде көрсетілген. Ацетилен газды жалынмен өңдеуде қолданылатын басқа газдармен салыстырғанда жанудың аса қарқындылығына ие.

Ацетилен пайдаланған кезде жұмыстардың толық қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін оның жарылғыш қасиеттерін назарға алу қажет. Әрқашан

ацетиленнің (және сутегі) ең жарылғыш газдарға жататынын есте сақтаған жөн. Ацетиленнің өзіндік тұтану температурасы 240 ... 630 ° С арасында жатады және құрамындағы түрлі заттардың қысымына байланысты. Қысымның артуы ацетиленнің өзіндік тұтану температурасын айтарлықтай төмендетеді. Ацетиленде басқа зат бөлшектерінің болуы түйісу бетін ұлғайтады,        өзіндік        тұтану        температурасының        төмендеуіне        әкеледі. Атмосфералық қысымда 700...800 ° C температурасына дейін баяу қыздыру кезінде ацетиленнің полимерлені үрдісі жүреді, яғни молекулалар тығыздалады және басқа күрделірек қосылыстар түзіледі: бензол C6H6, стирол C8H8, нафталин C10H8, толуол C7H8 және т.б. жасалады. Полимерлеу әрқашан жылуды босату арқылы жүзеге асырылады және өзіндік жану немесе ацетиленнің жарылғыш ыдырауына айналуы мүмкін. Компрессордағы ацетиленді 2,9 МПа қысымға дейін сығу кезінде, егер сығу соңындағы температура 275 ° C-тан аспаса, ацетилен өздігінен тұтанбайды. Бұл баллондарды ацетиленмен ұзақ уақыт сақтауға және тасымалдауға мүмкіндік береді. Артық қысыммен полимерлеу үрдісінің басталуынан температуралық шек төмендейді. Ацетиленді пайдаланған кезде қысымға байланысты келесі температураға дейін қыздыруға болады: қысым 0,1 МПа - 300 ° С дейін, 0,25 МПа қысымда - 150 ... 180 ° С дейін, жоғары қысым кезінде - 100 ° C дейін. Жанғыш газдар мен булардың жарылғыштығының маңызды көрсеткіштерінің бірі - тұтандыру энергиясы. Неғұрлым аз болса, соғұрлым заттар жарылғыш болып табылады. Оттегілі- газдық қоспаларының тұтандыру энергиясы ауалық- газдық қоспаларының тұтандыру энергиясынан 100 есе аз. Ацетиленнің тұтандыру энергиясы барынша төмен және жарылыс кезінде сутегіге ұқсас болып келеді. Су буының болуы ацетиленнің кездейсоқ жылу көздерінен өздігінен тұтану және жарылғыш ыдырау қабілеттілігін айтарлықтай азайтады. Осыған байланысты, ацетилен әрдайым су буымен қаныққан ацетилен генераторларында жұмыс нормаларының шектеу қысымы белгіленген: 0,15 МПа артық, абсолютті 0,25 МПа. Атмосфералық қысым кезінде ацетиленнің ауамен қоспасы, егерацетилен мөлшері 2,2% және одан да көп болса жарылғыш болып табылады; оттегімен қоспасы, егер ацетилен мөлшері 2,8% және одан да көп болса жарылғыш болып табылады. Ацетиленнің ауамен және оттегімен қоспалары үшін жоғарғы жарылғыштық шегі болмайды, өйткені таза ацетилен жеткілікті тұтану энергиясы арқылы да жарылуға қабілетті. Ацетиленді алудың негізгі жолы кальций карбидін қайта өңдеу болып табылады. Бұл әдіс өте қиын, қымбат және көп электр энергиясын талап етеді. Соңғы жылдары ацетиленді өндірудің үнемді және жоғары өнімділікті әдістерін өндіріске енгізуде: табиғи газдан, метан мен оттегінің қоспасын пиролиздеу (күйдіру) арқылы алады; доғалық разрядтың әсерінег

сұйық жанғыш заттардың (мұнай, керосин) ыдырауынан алады. Табиғи газдан жасалған ацетилен өндірісі кальций карбидінен 30...40% -ға арзан. Пісіру және кесу үшін пайдаланылатын пиролизді ацетиленді ацетонмен сіңірілген кеуекті массасы бар баллонға толтырады. Мұндай ацетилен қасиеттері бойынша кальций карбидінен алынған ацетиленнен ерекшеленбейді. Кальций карбидінің СаС2 - кристалдық құрылымы қатты зат болып табылады, ол омырығында қара-сұр немесе қоңыр түсті болады. Химиялық таза кальций карбидінің CaC2 14 ° C температурада тығыздығы 2,22 г / см3. Кальций карбидінің кальций тотығыімен көміртегінен түзілуреакциясы 2 000 ... 2 300 ° С температурада өтеді, жылуды сіңіреді:

CaO + 3C = CaC2 + CO - 452 кДж / моль. (3.3) 1 кг CaC2 түзу үшін кальций тотығының 0,875 кг және көміртегі 0,562 кг жұмсалады. Кальций карбидінің 1 кг өндіруге теориялық тұрғыдан алғанда 7,060 МДж / кг жылу жұмсау қажет. . Техникалық кальций карбиді құрамында 70...75% химиялық таза CaC2, 17,24% CaO және әр түрлі: магний, алюминий, темір, күкірт қосылыстары, фосфор, ферросиликон, көмір және т.б. сияқты қоспалар болады . Кальций карбидінің сумен қосылысы өте белсенді болып табылады, бұл жерде ыдырай отырып газ тәріздес ацетилен мен кальций гидрат тотығы (ылғалданған әк) түзіледі. Кальций карбидінің сумен ыдырауында жылу бөлінеді:

CaCl2 + 2H2O = C2H2 + Ca (OH) 2 + 127.4 кДж / моль. (3.4) 1 кг химиялық таза кальций карбиді ыдырау үшін 0,562 кг су жұмсау қажет; нәтижесінде 0,406 кг ацетилен және 1,156 кг гидратталған әк шығады. Ацетиленнің 20 ° С температурасында және 0,1 МПа қысымындағы тығыздығы 1.09 кг / м3 құрайды, сондықтан 1 кг CaC2 ыдырауы арқылы алынған ацетилен (ацетиленді кірістілік) мөлшері 372 дм3 / кг құрайды. Ацетиленді қанықтыратын буды ескере отырып, ацетиленнің шығу мөлшері 380 дм3 / кг құрайды. 1 кг CaC2 ыдырау кезінде бөлінген жылу мөлшері 1,980 МДж құрайды. Кальций карбидінің ыдырауы кезінде көп мөлшердегі жылудың бөлінуі реакция аймағының қызып кету қаупін тудырады, бұл реакцияны артық сумен өткізіп, реакция жылуын жоюды қажет етеді. Әсіресе кальций карбидінің жергілікті қызуы айрықша қауіпті, себебі кальций карбидінің ыдырау орнындағы температура 700...800 ° С дейін жетуі мүмкін. Ауа реакция аймағына кіргенде ацетилен жарылуы мүмкін, сондықтан ацителеннің жарылысын болдырмайтын карбид ыдырауы болатын жерде қолданыстағы ереже бойынша температураны

250 °С асырмау талап етіледі. Кальций карбиді бөлшектерінің өлшемі азайған  сайын, ацетиленнің шығымы төмендейді, бұл ұсақ карбидтегі бөтен қоспалардың

(CaO және т.б.) үлкен мөлшерімен түсіндіріледі, бұл қоспалардың беріктігі төмен және ұсақталғанда шағын фракцияларға кетеді. Майда карбид үлкенбетке ие бола отырып атмофералық ылғалдылықтың әсерінен қаттырақ ыдырайды, ацителеннің бөлігін жоғалтады.Ацетиленнің нақты шығысының теориялық мәнге қатынасы техникалық өнімдегі химиялық таза кальций карбидінің құрамын анықтайды. Кальций карбиді ыдырау жылдамдығы ацетилен генераторларында және CaC2 пайдалану кезінде маңызды көрсеткіш болып табылады. Ыдырау жылдамдығы 1 кг кальций карбидінің 1 мин ішінде ыдырауы кезінде бөлінген ацетилен мөлшері бойынша өлшенеді. Бұл кальций карбидінің сұрыпы мен түйіршіктілігіне, сондай-ақ судың температурасына байланысты. Суда гидратылған әк, Са (ОН) 2 құрамының жоғарылауы кальций карбидінің бөлшектерінің «балшықтануына» байланысты ыдырау жылдамдығын төмендетеді. Ацетилен генераторларында кальций карбиді ыдырағанда реакция аймағында ауық-ауық араласады. Кальций карбидін шылаудан кейінгі алғашқы 2...4 мин ішінде ыдыраудың жылдамдығыең үлкен шамасында болады. Карбидтік шаң дереу ыдырайды, әдеттегі құрылым генераторларын пайдаланға қауіп төндіреді. Жылдам ыдырау кезінде реакция аймағында қысым мен температураның күрт артуы шаңның бірігу үрдісіне байланысты болады, бұл өз кезегінде ағын суларына және ацетиленнің жарылғыш ыдырауына әкеледі. Осы себепті карбидтік шаңды пайдалану үшін арнайы генераторлар қолданылады, ол реакцияны үздіксіз араласқан кезде шаң мен суды жеткізудің жақсы мөлшерін және реакция аймағын жақсы салқындатуды қамтамасыз етеді. Ұсақ кальций карбиді ыдырауының осы ерекшелігіне байланысты, 25-50 түйіршіктеу карбидінде және ұсақ кальций карбидіне арналған шаң мен құрам мөлшері (2 мм-нен аз бөлшектер) 2% -дан аспауы тиіс. 2 - 25 түйіршіктеу кезінде шаңның және құрам мөлшері 5% аспайды. Кальций карбиді атмосфералық ылғалды қарқынды сіңіретін болғандықтан және  ацетиленді  бөле  отырып  ыдырайтын  болғандықтан,        тұмшаланып жабылған        ыдыста        сақталады        және        тасымалданады.        Осы        мақсатта қақпақпен тұмшаланып жабылатын болат барабандар немесе бөшкелер қолданылады. Кальций карбиді бар барабандар жер асты суларымен су басудан қорғалған құрғақ, жақсы желдетілетін жерде сақталуы тиіс. Зауыттағы қоймалар өндіріс пен тұрғын үйлерден 20...40 м қашықтықта орналасуы тиіс. Қойма ғимаратында су және жылу желісі болмауы керек; ол отқа төзімділіктің бірінші немесе екінші дәрежесіне сәйкес келуі керек. Кальций карбидінің қоймасында өртті сөндіру үшін көміртегі диоксиді өрт сөндіргіштерін, құмды пайдалану қажет; суды пайдалануға тыйым салынады. Барабанды ашқанда, «ұшқынсыз» құралды (жезден бұрау, балға немесе ашуға арналған құрал сияқты арнайы құрал) қолдану қажет.

Ашылған барабандардан тұратын карбид әрі қарай резеңке төсемі бар тұмшалапжабылған контейнерде сақталуы қажет. Ацетиленді қысыммен сақтау және тасымалдау үшін, ацетонмен сіңірілген арнайы кеуекті массаға толтырылған баллондар пайдаланылады. Ацетон, ацетилен үшін жақсы еріткіш бола отырып, баллонга ацителенді толтыру кезінде мөлшерін айтарлықтай көбейтуге мүмкіндік береді. Ацетон массаның кеуектерінде сақталады және баллонның бүкіл көлеміне таралады, бұл оның еру кезінде ацетиленмен жанасу бетін ұлғайтады. . Баллондарды тұтынушыларға сатылған ацетилен еріген ацетилен деп аталады. толтыру кезінде ацетиленнің максималды қысымы 2,5 МПа; баллон 20 ° C температурасына дейін салқындаған кезде, қысым 1,9 МПа- қа дейін төмендейді. Бұл қысымда 40 литрлік баллонда 5 ... 5.8 кг ацетилен болады. Баллондағы ацетилен мөлшері мынадай әдіспен анықталады. Толтырылған баллон 0,1 кг-ға дейін дәлдікпен өлшенеді және 15 ° С-тан төмен емес температурада 8 сағат сақталады, содан кейін 0,8 м3 / сағ жылдамдықпен ацетилен іріктеліп алынады. Қалдық қысым кем дегенде 0,05 МПа болуы тиіс. Газ іріктеу аяқталғаннан кейін тағы өлшенеді. Толтырылған баллонның массасы мен балонның газ іріктелгеннен кейінгі массасы арасындағы айырма балонның ацетиленнің килограмында өлшенетін сыйымдылығын көрсетеді. Оны текше метрге алмастыру үшін килограммдағы балонның сыйымдылығын 20 ° C температурасындағы және 0,1 МПа қысымдағы ацетилен тығыздығына – 1,09 кг / м3 бөлу керек. Ацетон (CH3COCH3) - қайнау температурасы 56 ° C, мұздату нүктесі -94.3

° С, тығыздығы 0.7911 кг / м3 болатын еріткіш. 0,1 МПа қысымда және 20 ° C температурада (яғни 1 дм3 ацетонда 20 дм3 ацетиленериді) 1 кг ацетонда 27,9 кг ацетилен ериді. Ацетонның ацетиленде ерігіштігі  қысымға тікелей пропорционалды өседі. Температура төмендеген сайын, ацетилен ерігіштігі арта түседі. Баллон сыйымдылығын толық пайдалану үшін бос ацетилен балондары көлденең күйде сақталуы тиіс, бұл баллон көлемі бойынша ацетонның біркелкі таралуына ықпал етеді. Цилиндрлерді ацетиленмен баяу толтырады (ацетондағы еріту жылдамдығын ескере отырып) және, әдетте, екі кезеңде: алдымен баллондарды 6 ... 9 сағат аралығында 2,2 ... 2,3 МПа қысымына дейін толтыру қажет, содан кейін оларды тұндырып қояды, сонан соң 20 ° C температураға дейін салқындағаннан кейін олардағы қысым 1,9 МПа болатындай етіп, 2.3...2.5 МПа қысымына дейін толтырылады. Баллондарды толтыруды жеделдету үшін кейде сыртынан сумен салқындатады, бұл ацетондағы ацетиленнің ерігіштігі коэффициентін арттырады. Ерітілген ацетилен жұмыс орнында портативті генераторларда алынатын кальций карбидінен алынған ацетиленге қарағанда, бірқатар маңызды артықшылықтарға ие.

Тасымал генераторлардың орнына ацетиленді баллондарды қолданғанда, пісіруші жұмысының өнімділігі 20% -ға артады, ацетиленнің жоғалуы 15...25% -ға төмендейді, пісіру орнының тиімділігі мен маневрлілігі, жұмыс ыңғайлылығы, қауіпсіздігі артады және қысқы уақытта генераторларды пайдаланудың қиындықтары жойылады. Сонымен қатар, ерітілген  ацетилен - бөгде қоспалардың минималды мөлшерін қамтитын жоғары сапалы отын және, сондықтан ерекше жауапты пісіру жұмыстарын жүргізу кезінде пайдаланылуы мүмкін. Ацетилен баллондарына арналған кеуекті массалар келесі талаптарға сай болуы керек: Ацетиленнің        жарылғыш        ыдырауын        баллонда        3        МПа        қысымда жергіліктендіреді;

ацетилен, ацетон және баллон металымен әрекеттеспеу; жеткілікті механикалық беріктікке ие болу және баллонның жұмыс істеуі кезіндегі соққылардан қирамау;

■баллонда тұнбау және кеуек түздірмеу Газоттегілік жалынмен материалдарды өңдеуде қолданылатын газдарды пайдаланудың тиімділігі мен шарттары: олардың оттегі қоспасында жану, тығыздық, тұтану температурасы және жану жылдамдығы, қоспадағы оттегі мен отын арасындағы қатынас, оттың тиімді жылу қуаты, оттегі жануы кезінде жалынның температурасы, қабылдау, тасымалдау және пайдалану кезінде ыңғайлылығы мен қауіпсіздігі . Жанғыш газ  жалынының тиімді қуаты - бірлік уақытында жылытылған металға енгізілген жылу мөлшері (кДж). Берілген жанғыш газдның ең тиімді жалын энергиясы екі айнымалыға тәуелді: қоспадағы оттегі мен жанғыш газдың қатынасы және жанғыш газ шығыны. Әр түрлі жанғыш газдарға арналған қоспадағы оттегі мен жанғыш газдың оңтайлы жұмыстық қатынасы мынадай түрде қабылданады: оттегі-ацетилен 0,8 ... 1,4; Оттегі-сутегі 0,3;

0,4; Оттегі - табиғи газ (метан) 1,0 ... 1,5; оттегі-пропан техникалық 3,0 ... 3,5; Оттегі - кокс пеш газы 0.75...0.8; Оттегі-мұнай газы 1,5...1.6; Ацетиленді ауыстыру коэффициенті - қыздырылушы металға бірдей әсер ету        кезінде        ауыстырушы        газ        шығынының        Q3        ацетилен        Qa шығынынақатынасы; y = Q3 / Qa арқылы белгіленеді. Ауыстыру коэффициентінің мәнін анықтау үшін графикерді қолданады, графиктер арқылы ауыстырғыш газдың шығынын табады Іс жүзінде қабылданған басқа жанғыш газдардың ацетиленді ауыстыру коэффициенттерінің мәндері 3.3.

Техникалық сутегі ГОСТ 3022 - 80 сәйкес жеткізіледі. Өндіріс әдісіне байланысты сутегі келесі маркаларда шығарылады:

A - судың электролизімен алынған; B - темірбу әдісімен алынған және сілтілі ерітіндінің ферросиликонмен әрекеттесуімен;

Таза сутегі құрамының мөлшер шамасы 95,99% -ды құрайды (көлемі бойынша). Ол болат баллонда 16,5 МПа дейін қысыммен шығарылады. кесте 3.3.

Болаттың бөлуі 5,2

1,6.1,8 0,6

3,2.4,0 1,2 4,0

Болаттың бетін бөлу

4,0

1,0.1,2 5,0

Қалыпты жағдайда, сутегі – тығыздығы 0,084 кг / м3 түссіз және иіссіз газ . Ол қоршаған ортаға өте кішкентай қуыстар арқылы өтіп кете алады және ауамен жарылыс қуіпі бар қоспа құрады. Сутегі мен ауа қоспасының жарылғыштық шегі - 4 ... 75%, сутектің оттегімен қоспасының 4 ... .94% (көлем бойынша). Сондықтан, сутегімен жұмыс істеген кезде жабдық пен газ коммуникацияларыныңқымтаулылығына ерекше назар аудару керек. Сутегі-оттегі жалынының температурасы 2 000...2 100 ° С. Ол аса таза метал алу үшін газды жалынның құрамында болатты тотықсыз дәнекерлеуде , кейде қорғасынды пісіру кезінде, су асты оттекті кесу кезінде қолданылуы мүмкін. Сутегі жануының ең төменгі температурасы 10,6 МДж / м 3 құрайды.

Табиғи газ . Табиғи газдың құрамы газ кенорны сипаттамасымен анықталады. Шамамен бұл құрам келесідей: 97,8% CH4; 0.9% C2H6 және C3H8; 1.3% N2 және CO2. Табиғи газдың тығыздығы 0,7,0,9 кг / м3 деп болжауға болады, жанудың төменгі жылуы (құрамы бойынша) 31. 33 МДж / м 3. Оттегі қоспасымен жану кезінде жалынның температурасы 2 100,2 200 ° C; қоспаны жандырғы ішінде қосымшв қыздырған кезде жалынның

температурасын 2 300 ° C дейін арттыруға болады Ауа қоспасы бойынша жарылғыш шектеулер 4,8,16,7% (көлемі бойынша), оттегі қоспасында - 5,059,2% (көлемі бойынша). Газ жалынды өңдеу кезінде посттарға газ 16,5 МПа дейінгі қысыммен баллондармен немесе төмен қысымда құбырмен (шамамен 0,3 МПа) беріледі. Табиғи газ оттегі-ацетиленге қарағанда, төмен температурада жалын қолдануға мүмкіндік беретін, жалын өңдеу, балқитын металдар мен қорытпаларды пісіру, 4,5 мм қалыңдықты болат пісіру кезінде болат кесу және үстіртін оттегі бөлу үшін пайдаланылатын балқытып біріктіру мен басқа да процестерде қолданылады.

Пропан негізінен C3H8 немесе пропан мен C3H6 пропиленінің қоспасынан тұрады, олардың жалпы саны кемінде 93% (көлемі бойынша) болуы керек. Сонымен қатар, құрамында 4% этан C2H6 және этилен C2H4 (барлығы) және C4H10 бутанының және C4H8 бутиленінің 3% -нан аспайтын үлестері бар. Пропан тығыздығы 1,88 кг / м3, бутан - 2,52 кг / м3. Пропан тығыздығының ауа тығыздығына қатынасы 1,57, ал бутан үшін бұл қатынас 2,1 құрайды. Пропанның жануының ең төменгі қызуы - 87 МДж / м3, бутан - 116 МДж / м3. Әуе қоспасы кезінде жарылғыштық шегі: 2,0 ... 9,5% пропан, 1,5,8,5% бутан; оттегі қоспасында бірдей: 2.4. 5.7% пропан, 3.0.4.5% бутан. Оттегінің қоспасында өртеген пропан мен пропан-бутан қоспасының жалынының температурасы 2 300,2 350 ° C, ал қоспаның қосымша қыздыруы 2 700 o C дейін жетуі мүмкін Қысым 1,6 МПа дейін немесе температурасы 0 ° C дейін төмендеген кезде пропан, бутан және олардың қоспалары сұйық күйге айналады, сондықтан оларды сұйылтылған газдар деп атайды. Стандартты жағдайларда, яғни, температурасы 0 ° C және 0,1 МПа қысымда олар газ тәріздес күйде болады. Газдардың бұл қасиеті оларды сақтауға және тасымалдауға ыңғайлы етеді. Сұйытылған газдарды сақтау және тасымалдау үшін пісірілген болат баллоны ГОСТ 15860 - 84 бойынша қуаты 5,50 дм3 қолданылады. Темір жолмен тасымалданғанда, сыйымдылығы 50 тонна сұйытылған газ бар цистерналар қолданылады.Сұйық пропанның көлемді кеңею коэффициенті сұйық бутанның судан 11 есе көп 16 есе жоғары болып табылады, сондықтан сұйылтылған газы бар ыдыс рұқсат етілген шектен тыс (50 ° C цистерналар үшін, 45 ° C цилиндрлер үшін) қыздырылған кезде ыдыстағы қысымның жоғарылау қаупі бар , және жарылыс қауіпін төндіреді.Осыған байланысты, сұйылтылған газдармен цилиндрлер мен цистерналарды толтырған кезде, сұйықтықтың үстіңгі жағынан бу жастықшасы сұйықтықтың қосымша көлемін қамтуы мүмкін, ол жылу нәтижесінде кеңейеді. Пропан ыдысының көлемі үшін 1 дм3, газ

массасы 0,425 кг аспайды, ал бутан үшін 0,488 кг.

Сұйытылған газдар ацетиленді алмастырғыштар ретінде кеңінен пайдаланылады, өйткені олар газ-оттегі жалынының жеткілікті жоғары температурасын қамтамасыз етеді, салыстырмалы түрде арзан, тасымалдауға және сақтауға ыңғайлы. Пропан, бутан және олардың қоспалары (12 мм-ге дейін, кейбір жағдайларда) 4.6 мм, темірді пісіру және дәнекерлеу, түсті металдар мен қорытпалардың, оттегі және оттегі-ағыны кесу (бөлу және жер үсті) болаттан, қаптастыру, бетіне дейін болатты пісіруге пайдаланылуы мүмкін, металдандыру, пластиктерді бүрку, икемдеу, түзету, пішіндеу, қыздыру және тағы басқа процесстерде қолданылады. 1 тонналық кальций карбидті (шамамен 235 м3 ацетиленге тең) ауыстыру үшін түсті металдарды пісіру, жалынның беріктігін және бөліп кесу барысында 0,3 тонна сұйытылған газ қажет.

Кокс және сілекейлі газдар . Кокс газы тас көмір кокстау процесінде өндіріледі. Кокстық газдың орташа құрамы төмендегідей: 50 ... 59% H2; 25 ... 30% CH4; 1,8 ... 3,0% C2H4 және басқа да қанықпаған көмірсутектер; 5.7% CO; 6.13% N2 және С02; 0.5.0.8% O2. Тақта газы мұнайдың тақталарын газдандыру арқылы өндіріледі. Оның шамамен құрамы: 25,40% H2;  CH4-тен 14,17%;  10,20%  CO;  10.20%  CO2;  4,5% C2H6 және басқа да көмірсутектер; 22.25% N2; 1% дейін 02. Осы газдардың көрсеткіштері 3.4 кестеде келтірілген. Бұл газдардың оттегі қоспасымен жалынының температурасы 2000 ° C. Кокс және тақта газдарын құбыр арқылы бекеттерге жіберіледі. Олар балқытып біріктіру, бөлу және оттегі үстінің ағынының және оттегі ағынын кесу және де жалын температурасы

2 000 ° жеткілікты болатын басқа да процесстерде қолданылады. Қалалық газ. Газ құрамын оны алу көздерін ескере отырып, тиісті ұйымдар бекітеді. Қалалық газдың тығыздығы 0,84 құрайды. 1,05 кг / м3, ең төменгі жылу энергиясы - 18 800,21 000 кДж / м 3, оттегі жалынының температурасы 2 000 ° С. Қолдану салалары кокс газымен бірдей.

Пиролит және мұнай газдары . Бұл газдар 720,740 ° C реторт температурада мұнай мен мазут термиялық ыдырау газ тәріздес өнімдер қоспасы болып табылады. Газдың шығысы 1 кг мұнайға 0,35-0,4 м3 құрайды. Құрам мұнайдың құрамына және оны өңдеу режиміне байланысты. Цилиндрге құю кезінде газ ішінара сұйылтылған. газ құрамын іріктеу оның, ең алдымен, одан ұшпа компоненттер булану есебінен өзгереді. газ құрамын теңестіру және оттықтың бұрын құбырлар мен шлангілер ішінара жиналып қалмас үшін кейде газ қысыммен болып табылатын 40 дм 3, (0,3.0,4 МПа) бар аралық ресиверді арасында орнату қажет.

Тығыздығы, кг / м3, 20 ° C температурасындажәне қысымы0,1 МПа қысымы

0,40.0,55

Газ бекетіне қысымы 15 ... 16,5 МПа болатын мұнай газы беріледі, пиролиз газы - майдың ыдырауы үшін қондырғының қысымы астында құбыр арқылы жеткізіледі. Бұл газдарды қолдану аясы пропан мен пропан-бутан қоспалары сияқты бірдей. Төмен жалынның температурасын ескере отырып, пиролиз және мұнай газдары қалыңдығы 3 мм аспайтын болатты пісіруге арналған. Қысым реттегіші арқылы газ қыздырғышқа немесе кескішке кіреді. Пиролиз және мұнай газдарының көрсеткіштері 3.5 кестеде келтірілген. Бұл газдардың жалынының температурасы

Кесте 3.5. Пиролиздің және мұнай газдарының көрсеткіштері

ы .1 ғы .3 зд . ы

ғ а ы з , к б г е / н м3 п , і

с

ір ° у

ге арнал ға

1,6 1,2

| 80

Оларды қалпына келтіру немесе олардың тотықтарын байланыстыру үшін әдетте флюстерге – балқтылған металлды тотықсыздандыру және түзілуші тотықтар мен бейметалл кірмелерді одан шығару үшін пісіру ваннасына енгізілетін заттарға жүгінеді. Бұдан басқа, флюстер ваннаның бетінде қож үлдірін түзеді және сонымен металды одан әрі тотығудан және азоттанудан қорғайды. Жоғары шынықтырылған болаттар, шойын, сондай-ақ түсті металдар мен қорытпалар сынды металдарды пісіру барысында флюстерді пайдалану қажеттігі, соңғысын жоғары температураға дейін ысыту барысында олардың бетінде металды балқытқан кезде пісіру ваннасына өтетін және негізгі және қосындылық металдардың берік балқуына кедергі жасайтын үлдірдің түзілуіне байланысты туындайды. Төмен көміртекті болатты пісіру барысында үлдір ваннаны араластыру жолымен жеңіл кетіріледі және жалын газдарымен қалпына келтіріледі.

Газбен пісіруге арналған флюстерге негізгі талаптар . Флюс тез балқитын болуы тиіс және негізгі және қосындылық металдардың балқу температурасына қарағанда балқу температурасы неғұрлым төмен болуы тиіс. Флюс металл тотықтарының еру үрдісі пісіру ваннасы қатаюына дейін аяқталуы үшін жеткілікті берік реакциялық қабілетке ие болуы тиіс; флюс металға зиянды әсерін тигізбеуі тиіс. Флюспен түзілетін қож пісіру ваннасының бетіне жеңіл қалқып шығуы үшін флюс беріктігі металл тығыздығынан төмен болуы тиіс. Флюстің қасиеттері жалынның жоғары температурасының әсерінен өзгермеуі тиіс. Балқыған флюс металдың ысыған бетінің бойымен жақсы жайылуы тиіс. Флюспен түзілетін қож металды тотығудан және оттегімен және ауа азотымен азоттанудан жақсы қорғауы тиіс және металдың сууы барысында пісіру жігінен жақсы бөлінуі тиіс. Сұйық ваннадан оксидтерді және бейметалл кірмелерді кетіру таза химиялық жолмен де, сондай-ақ физикалық ерітумен де жүзеге асырыла алады. Екі жағдайда да флюстің әрекет ету механизмі бөлу заңына негізделген, оған сәйкес екі араласпайтын сұйық фазаларды жанастыру барысында екі фазада еритін құраушы, оларда берілген температурадағы тұрақты қатынаспен бөлінеді. Пісіру ваннасында тотықтың қандай типі түзілетіндігіне байланысты негізгі немесе қышқыл флюстерді пайдаланған жөн. Бұл ретте реакциялар келесі сұлба бойынша жүреді:

қышқылдық оксид + негізгі оксид = тұз.

Егер металдарды пісіру барысында түзілетін тотықтар негізгі болып табылса (титан ғана бұл ережеге жатпайды), онда флюс қышқыл болуы тиіс және керісінше, егер пісіру ваннасында түзілетін тотықтардың қышқыл сипаттамаға ие болса, онда флюс негізгі болуы тиіс. Қышқыл флюстерді көбінесе түсті металдарды, соның ішінде жез қорытпаларын және алюминий қорытпаларын пісіру барысында пайдаланады, ал негізгілерді, дәлірек айтқанда негізгілердің қышқылдармен тіркесін — кремнийдің жоғары үлесі бар және пісіру ваннасында темір тотықтарымен қатар кремнийдің қышқылдық тотығын түзетін шойынды пісіру барысында пайдаланады.

Жезді және оның қорытпаларын пісіруге арналған флюстер.

Жез қорытпаларын пісіру барысында пайдаланылатын қышқыл флюстер әдетте бор қосындылары болып табылады: бура Na

Oжәне бор қышқылы Н

немесе олардың қоспалары.

Пайдаланудың алдында бураны қатты қыздыру керек, себебі олай болмаған жағдайда ол ысыту барысында кебінеді, кристалдық суды бөледі және пісіру аймағында су буларының көлемін арттырады. Бураның жез тотығымен ең ықтимал өзара әрекеттестігі келесі. Ысыту барысында бура метабор қышқылының тұзына NaBO

және бор ангидридіне В

ыдырайды:

Na

.        (3.5) Кейінгілері метабор қышқылының қос тұзын түзе отырып, жез тотығымен өзара әрекеттеседі:

2NaBO

+ CuO = (NaBO

■ Cu(BO

+ ZnO = (NaBO

) ■ 2Zn(BO

.        (3.7) Бураның        таза        химиялық        әрекетінен        басқа,        бор        ангидридімен

борқышқыл тұздарын түзумен CuO■ В

иZnO■ B

жез тотығын және мырышты тікелей байланыстыру ықтимал.

Флюс ретінде бор қышқылын пайдалана отырып, ол температураны 550...600°Сдейін ысыту барысында судан толығымен босайтынын және қышқыл қасиеттері бар бор ангидридіне айналатынын ескеру керек:

| 82

.        (3.8)

Пісіру барысында түзілетін жез тотығымен немесе мырышпен қосыла отырып, борангидриді, флюс ретінде бураны пайдалану жағдайындағыдай, борқышқыл тұздарын түзеді. Газбен пісірудің, соның ішінде жез қорытпалардың мейлінше тұрақты сапасына флюсті қатаң мөлшерленген бірқалыпты тегіс беру барысында қол жеткізіледі. Бұл газ флюстерін, яғни жанғыш газы бар пісіру жалынына енгізілетін газтүзуші флюстеуші заттарды пайдаланумен қамтамасыз етіледі.

Метилборат пен В(СН

0)

метанолдың СН

ОН азеотропты қоспасы, яғни құрауыштарының температурасы бірдей жәнетолық белгілі болатын БМ-1 газфлюсі осыған мысал бола алады. Флюстеуші қоспа тобын ұсынатын бор ангидриді В

, таза күйінде жалынға түспейді. Ол флюс буларының жануы нәтижесінде жалында түзіледі. Флюсті қатаң мөлшерлеп беру барысында жалында үздіксіз түзілетін бор ангидриді, жез және мырыш тотықтарын байланыстыра отырып, борқышқыл тұздарына белсенді және бірқалыпты әсер етеді, ол тұздар ваннаның бетіне қалқып шыға отырып, онда металды қоршаған ауаның әсерінен қорғайтын тығыз қож үлдірін түзеді.

Шойынды пісіруге арналған флюстер.

Шойынды пісіру барысында пісіру ваннасында баяу балқитын кремний қышқылдық тотығы түзіледі, оны еріту үшін флюстің құрамына негізгі қасиеттері бар құрауыштарды енгізеді. Осындай құрауыштар ретінде әдетте көмірқышқыл натрийі Na

және көмірқышқыл калийі К

қызмет етеді.

Көмірқышқыл натрийінің кремний тоты,ымен өзара әрекеттесуі келесі түрде жүреді: 2Na

+ SіO

= Na

Sі0

өзара әрекеттесу реакциясы да осыған ұқсас түрде жүреді:

+ SіO

Sі0

.        (3.10) Екі жағдайда да қож түрінде байланыстырылған кремний тотығы пісіру ваннасының бетіне қалқып шығады. SіO

еруі барысында сондай-ақ қос көмірқышқылды кальцийді NaHCO

және азотқышқылды натрийді NaNO

пайдалану ықтимал.

Көптеген жағдайларда сұр шойынды пісіру барысында флюс құрамына 25...50% мөлшерінде енгізілетіннен басқа, айқын көрінген қышқылдық қасиеттерге ие бура Na

да кіретіндігін айта кету керек.

Кейбір жағдайларда тіптен қандай да бір қосындыларсыз тек бура ғана флюс болып табылады. Бұл шойынның жоғары кремний үлесімен қоса өз құрамында пісіру ваннасын ауа оттегінен қорғауды талап ететін көміртегінің жоғары үлесі болатындығымен түсіндіріледі. Бура оны жанарғы жалынымен балқыту барысында металдың бетіне жайылады және ваннаны ауаның әсерінен сенімді қорғайтын қож үлдір түзеді. Сонымен бір мезгілде бураның ыдырауы нәтижесінде бор ангидриді темір және марганец оксидтерін пісіру ваннасының бетіне қож түрінде қалқып шығатын борқышқылды тұздарға байланыстырады:

FeO+ В

= FeO■ B

; MnO+ В

= MnO■ В

Металборатты  метанолдың        азеотропты қоспасы түріндегі флюсті пайдалану барысында пісіру ваннасын оған ауадан және жалыннан газдардың түсуінен сенімді қорғайтын тұтқыр және тығыз боросиликаттар үлдірі түзіледі.

(балқу температурасы 2 030 °С) өзінің бейтарап сипатына байланысты флюстеуші заттардың әсеріне нашар берілетін аса берік химиялық қосынды болуына байланысты, алюминийді пісіруге арналған флюстер жеткілікті үлкен белсенділікке ие болуы тиіс. Алюминий тотығының неғұрлым күшті әсер ететін еріткіштері литийдің галоидті қосындылары болып табылады. Осыған байланысты алюминийді пісіруге арналған флюстердің көпшілігінің құрамында хлорлы немесе фторлы литий болады. Литий тұзынан басқа алюминийді пісіруге арналған флюстердің құрамында сонымен қатар бірқатар басқа да фторлы немесе хлорлы калий, натрий және кальций тұздары болады. Литий тұзы, соның ішінде хлорлы литий флюстің неғұрлым белсенді құрауыштары болып табылады. Құрамында хлорлы литийі бар, алюминийге арналған флюстер үлкен гигроскопиялылығымен ерекшеленеді, осыған байланысты бұл флюстерді сақтау тек тікелей флюсті пайдалану алдында ғана ашылатын қымталған банкаларда жүзеге асырылуы тиіс. Пісіруден кейін металл жігінің және жік маңындағы аймақтың бетінде қалатын, өз құрамында хлорлы литийі бар флюстер, әрдайым металдың бетінде болатын алюминий тотығымен өзара әрекеттесуді жалғастыра отырып, металл жемірілуін туындатуы мүмкін. Осыған байланысты хлорлы литийі бар флюсті пайдаланудың міндетті шарты

| 84

пісіру қосылыстарын флюс қалдықтарынан мұқият тазалау болып табылады, бұған сым қылшақпен механикалық кетіру және жікті және жік маңындағы аймақты

%-дық азот қышқылы ерітіндісімен HNO

с жуу, кейіннен пісіру жалғасын сумен шаю және кептіру арқылы қол жеткізіледі. Құрамында        алюминий        тотығының        химиялық        еріткіштері        бар флюстермен қоса, бұл металды пісіру барысында тотықтардың олардың физикалық ерумен тіркесте химиялық еруін қамтамасыз ететін флюстерді

пайдаланады.

Физикалық еру процесі, сұйық ваннада негізгі және қышқылды тотықтардан басқа тотықтарды балқытылған күйінде ерітудің маңызды қабілеттілігіне ие кейбір тұздар болған кезде орын алады. Мұндай тұз, соның ішінде балқыған күйде Al

ерітетін AlF

• 3NaF болып табылады. Алайда негізінен алюминий тотығының еру үрдісі химиялық жолмен, басым көбінде литий, калий және натрийдің хлорлы тұздарының әсер етуі жолымен жүреді.

Пісірілетін металл жиектері арасындағы саңылауды толтыру және жікті күшейту үшін пісіру ваннасына сымдар, шыбықтар, жолақтар түріндегі қосымдық материалды қосады. Жолақтарды негізгі материал құрамымен бірдей металл табақтарынан кесіп алады. Газбен пісіру барысында жік металының қасиеттерін негізінен қосымдық металл құрамында бар шынықтырушы қоспалар есебінен жақсартады, сондықтан да қосымдық металл келесі талаптарға сай болуы тиіс:

Электродтық жабындар . Қол доғалық пісіруге арналған электрод (3.1 сурет) бетіне жабу қабаты салынған 2, пісіру сымынан дайындалған ұзындығы 450 мм дейінгі өзекше 1 болып табылады. Ұзындығы 20...30 мм телімдегі электродтың сол ұшы электр контактісін қамтамасыз ету мақсатында оны электр ұстағышта қысу үшін жабыннан босатылған. Басқа ұшының қапталы пісіру үрдісінің басында бұйымның электродқа жанасуы көмегімен доғаны қоздыру мүмкіндігі үшін жабудан тазартылған.

МЕМСТ 9466 — 75 сәйкес, D/d

D/d << 1,8) — Д және ерекше қалың жабулы (D/d> 1,8) — Г электродтар болады. Электродтың жабыны ионизацияны, ортаның жағымсыз әсерінен қорғауды және пісіру ваннасының металын металлургиялық өңдеуді күшейтуге арналған заттар қоспасы болып табылады. Электродтың жабуына иондаушы, газ- және қож түзуші, қоспалаушы, қышқылсыздандырушы, байланыстырушы және пішіндеуші құрауыштар енгізіледі.

d

| 86

Иондаушы (немесе тұрақтандырушы) құрауыштар доғаның тұрақты жануын қамтамасыз етеді. Олар бордың, далалық шпаттың және граниттің құрамына кіретін калий және кальций, сондай-ақ натрий сынды төмен потенциалды элементтерден тұрады. Газ түзуші құрауыштарды доға аймағының және пісіру ваннасының газ қорғанысын құру үшін пайдаланады. Оларға органикалық заттар (крахмал, ас ұны, декстрин және басқалар), сонымен қатар бейорганикалық заттар (әдетте карбонаттар, мрамор СаСО

, магнезит MgCO

ж әне басқалары) жатады. Газ қорғанысы 200 °С астам температура барысында органикалық заттардың және 900 °С температура барысында карбонаттардың диссоциациясы нәтижесінде қамтамасыз етіледі. Диссоциация үрдісі электрод қапталына жақын маңда жүреді. Электродты жабындардың әдеттегі құрамында электрод өзекшесі металының әр граммына көмірқышқыл газынан СО

, улы газдан СО, сутегінен Н

және оттегінен О

тұратын қорғаныс газының 90.. .120 см

бөлінеді. Бұл ретте ауаның пісіру аймағынан сенімді ығыстырылуы және жік металына азоттың кішігірім көлемінің түсуі қамтамасыз етіледі (0,03% артық емес). Қожтүзуші құрауыштарды сұйық қождарды алу үшін енгізеді. Қожтүзуші құрауыштар ретінде келесі кендер мен минералдарды пайдаланады:  ильменит, рутил, қыр тасы, кремнезем, гранит, мрамор, балқытқыш шпат. Жабынның құрамындағы ферроқорытпалар жабынға кіретін қожтүзуші тотықтарды қыздыру барысында беретін оттегін байланыстырады. Электродтық тамшылар мен пісіру ваннасының балқыған металын жабатын сұйық қож, олармен химиялық өзара әрекеттесе отырып, оны қышқылсыздандырады және тотықтарды тез балқитын қосындыларға байланыстырады. Сонымен бірге, қождың құрамындағы элементтермен металл жігінің қоспалануы жүреді. Сұйық металда химиялық реакциялар үрдісінде бөлінетін газдар үшін өткізгіш сұйық қож олардың кетуіне ықпал етеді және пісіру жігінің бетін қалыптастырады. Қоспалаушы құрауыштар жік металының механикалық сипаттамаларын жақсарту үшін, оған ыстыққа және тозуға тұрақтылық, жәмірілуге тұрақтылық және басқа да қасиеттер қатарын беру үшін арналған. Қоспалаушы элементтер болып хром, марганец, титан, ванадий, молибден, никель, вольфрам және басқалары қызмет атқарады. Бұл элементтерді ферроқорытпалар және таза металдар түрінде жабынға енгізеді. Қышқылсыздандырушы құрауыштарды тотықтар түрінде тұрған балқыған металдың бөлігін қалпына келтіру (қышқылсыздандыру) үшін пайдаланады. Бұл құрауыштарға темірге қарағанда оттегіне және отықтарын металл жігінен кетіруі талап етілетін басқа элементтерге үлкен ұқсастыққа ие (болаттарды пісіру барысында) элементтер жатады.

Қышқылсыздандырғыштардың        көпшілігін        электродтық        жабынға ферроқорытпалар түрінде енгізеді. Байланыстырушы құрауыштарды баспақтам барысында электрод өзекшесіне берік қатты ұстатылатын және кептіру және қатты қыздырудан кейін берік жабынды түзетін жабынның ұнтақ құрамасын тұтқыр массаға байланыстыру үшін пайдаланады. Көбіне байланыстырушы құрауыштар болып сұйық әйнектің натрий (Na

O• SіO немесе калий (K

O• SіO

) сулы ерітінділері қызмет атқарады.

Қалыптық құрауыштар — бұл жақпа массаға үздік илемділік қасиеттер беретін заттар (бентонит, каролин, декстрин, слюда және басқалары). Кейбір материалдар жабында бірнеше функцияны атқарады. Осылайша, мысалы мәрмәр бір мезгілде тұрақтандырушы, қожтүзуші, және газ қорғаушы құрауыш болып табылады, ал ферроқорытпалар — қоспалаушы және қышқылсыздандырушы құрамдастар болып табылады.

Электродтардың жабынына келесі талаптар қойылады:

Жабынның құрамы электродтың әр түрлі кеңістіктік күйлерде (сүйеумен пісіру, қатты қыздырылған электродпен пісіру т.б.) сынды маңызды технологиялық сипаттамаларына, пісіру тогының тегіне, полярлылығына және шамасына (соңғы сипаттама сондай-ақ түзуші қождардың қасиеттеріне байланысты болады) әсер етеді. Жоғары сапалы пісіру жіктерін алу үшін электрод жабыны металл өзекшеде ұсталып тұруы тиіс және пісіру аймағының тиісті қорғанысын қамтамасыз ету үшін бүкіл электрод (тұқыл) пайдаланылмайынша, тұтас болуы тиіс.

| 88

Осының салдарынан пісіру тогының шамасымен анықталатын металл өзекше температурасы, электродтың балқуы 500 °С аспауы тиіс, ал құрамында органикалық заттары бар жабынды өзекше — 250 °С аспауы тиіс. Балқу температурасы, қатаюдың температуралық интервалы, жылу сыйымдылығы, тығыздығы, сыртқы керілісі, жылулық (желілік және көлемдік) кеңеюі - қождардың пісіру тұрғысынан маңызды физикалық қасиеттеріне жатады. Электродтық жабындардың барлық түрлерін балқыту барысында қож пісіру ваннасынан қалқып шығуы тиіс, яғни оның тығыздығы сұйық металдың тығыздығынан төмен болуы тиіс. Қождың қатаюының температуралық аралығы пісіру ваннасынан бөлінетін газдарды өткізу үшін пісіру ваннасы металының кристалдану температурасынан төмен болуы тиіс. Пісіру үшін қождар балқуының ең қолайлы температурасы 1 100... 1 200 °С құрайды. «Ұзын» және «қысқа» қождар болады. «Ұзын» қождардың сұйық күйден қатты күйге ауысуының маңызды температуралық аралығы болады және басқа тең жағдайларда жіктің қалыптасуын нашар қамтамасыз етеді. Балқыған «қысқа» қождарда температураның төмендеуімен тұтқырлықтың өсуі тез жүреді, кристалданған қож кез келген кеңстіктік күйде пісіру барысында сұйық металдың жайылуына кедергі жасайды. «Қысқа» қождар негізгі жабыны бар электродтарды пайдалану барысында түзіледі. Қождың тұтқырлығы төмен болған сайын, оның қозғалғыштығы, сондай-ақ физикалық және химиялық белсенділігі мол және тотықтардың, сульфидтердің және т.б. физикалық еру үрдістері де тезірек. Қышқыл қождар әдетте өте тұтқыр және «ұзын» болады және де тұтқырлық қышқылдықтың артуымен өсе түседі. Қатайған қож, егер металмен ілінісуі әлсіз болса және оның желілік кеңею коэффициенттері бірдей емес болса, жік бетінен жеңіл бөлінетін болады. Қождардың пісіру үрдісіне маңызды әсер ететін химиялық қасиеттеріне қождың металл жігін қышқылсыздандыру, тотықтарды тез балқитын қосындыларға байланыстыру және металл жігін қоспалау қасиеттері жатады. Электродтардың қолайлы пісіру-технологиялық қасиеттері доғаның қозу жеңілдігі, оның аталған электрод диаметрі мен маркасы үшін оңтайлы режимдер барысында тұрақты жануы, үнемі және ауыспалы ток барысында пісіру мүмкіндігі, сондай-ақ әр түрлі кеңістіктік күйлерде пісіруге жарамдылығы болып табылады.

Бүркеменің тегіс, бірқалыпты, шамадан тыс шашыраусыз және кесектердің қайырылуысыз және электродтың қалыпты балқуына кедергі жасайтын маңдайшаның түзілуісіз балқығаны қажет. Пісіру барысында түзілетін қож талап етілетін жік пішінін қамтамасыз етуі тиіс және суытқаннан кейін жеңіл кетірілуі тиіс. Электродтық жабынның түрлері МЕМСТ 9466 — 75 белгіленген. Электродтар келесі түрлерде болады: А — қышқыл жабынмен; Б — негізгі жабынмен; Ц — целлюлозды жабынмен; Р — рутилді жабынмен; П — басқа түрдегі жабынмен. Аралас түрдегі жабынның болуы барысында сәйкес қос белгілеуді пайдаланады. Егер жабынның құрамында 20% астам темір ұнтағы болатын болса, онда жабын түрін белгілеуге Ж әрпін қосады.

) және марганец (МпО

) кендері, сондай-ақ кремнезем (SіO

) құрайды. Балқыған металдың газ қорғанысы электродтың балқу үрдісінде жанатын органикалық құрауыштармен жүзеге асырылады. Қышқылдандырғыш ретінде жабынға ферромарганецті енгізеді. Түзілетін қышқыл қождарда СаО болмайды және металды күкірттен және фосфордан тазаламайды. Ерітілген металда көп ерітілген оттегі (0,12% дейін), сутегі (100 г металда 15 см

дейін), бейметалл қосындылар болады. Нәтижесінде жіктер ыстық сызаттардың түзілуіне төмен тұрақтылыққа және төмен соққы тұтқырлыққа ие. Осындай жабындары бар электродтар кремний және басқа элементтермен қоспаланған болаттарды пісіру үшін жарамсыз. Жоғары кремний құрамы бар тынық төмен көмірсутекті болаттарды пісіру барысында кеуектердің түзілуі ықтимал. Пісіру барысында марганец және кремний тотықтары бар улы шаң көп бөлінеді және металдың едәуір күшті шашырауы жүреді. доғаның тұрақты және айнымалы токтар барысында тұрақты жануы, әр түрлі кеңістіктік жадайларда пісіру мүмкіндігі, жеткілікті үлкен балқу жылдамдығы, балқыту қабілеттілігі, пісірілетін беттерде отқабыршақтар мен тоттардың болуында және доғаның кездейсоқ ұзаруы барысында кеуектердің болмауы - бұл электродтардың артықшылықтары. Бұл түрдің жабынымен әдетте МЭЗ-4 және СМ-5 маркалы электродтарды жарақтандырады. Қазіргі таңда қышқыл жабынды электродтарды аз көлемде шығарады; оларды жауапсыз металл құрылмаларды пісіру үшін пайдаланады.

| 90

Карбонаттар (мәрмәр, бор, магнезит) және кальций фториді (мысалы, балқытқыш шпат CaF

негізгі жабынды электродтарда (Б) қожтүзуші құрауыштар болып табылады. Балқытылған металдың газ қорғанысы жабындыны қыздыру және балқыту үрдісінде кальций карбонатының диссоциациясы барысында түзілетін көмірқышқыл газбен және көміртек тотығымен қамтамасыз етіледі. Қышқылсыздандырғыштар ретінде жабынның құрамында ферромарганец, ферросилиций, ферротитан және ферроалюминий болуы мүмкін. Бұл түрдің жабындары, әлсіз қышқылдандырылған бола отырып, балқытылған металды оттегіне үлкен ұқсастығы бар элементтермен қоспалауға мүмкіндік береді. Марганец пен кремнийдің ферромарганец пен ферросилицийден пісіру ваннасына өтуі барысында жүзеге асырылатын олармен қоспалау қосылысқа жоғары беріктікті береді. Бұдан басқа қоспалау үшін жабынға металл ұнтақтарды енгізуге болады. Жабында кейіннен қожға бөлінетін күкірт пен форосфорды байланыстыратын кальций қосылыстарының көп мөлшерде болуы құрамында күкірті және фосфоры аз ерітілген металдың жоғары тазалығын қамтамасыз етеді. Жоғары температурада балқытқыш шпат сутегін тұрақты, металда ерімейтін молекулаға HF байланыстыратын атомаралық фторды бөлумен ыдырайды. Нәтижесінде ерітілген металл құрамында сутегінің аздаған мөлшері болады (100 г металлда 4... 10 см

). Жабында белсенді қышқылсыздандырғыштарды (титан, алюминий және кремний) пайдалану жік металы құрамында оттегінің төмен мөлшерін (0,05%дан аз) қамтамасыз етеді, сондықтан ерітілген металл ескіруге аз бейімді, кристалдаушы сызаттардың түзілуіне тұрақты және төмен температураларда илемді болып келеді. Негізгі жабынды электродтардың пісіру-технологиялық қасиеттері өзге түр жабындары бар электродтарға қарағанда мейлінше нашар. Жабынды балқыту барысындағы фтордың теріс иондарының мол санының түзілуі доғалық разрядтың өткізгіштігінің азаюына және доғаның жану тұрақтылығының төмендеуіне алып келеді, сондықтан да негізгі жабынды электродтармен пісіруді кері полярлы тұрақты токпен жүзеге асырады. Айнымалы токпен пісіру үшін жабында қосымша иондаушы элементтері, мысалы калийі (СМ-11 және УП-1/55 маркалы) немесе арнайы екі қабатты жабыны бар (мысалы, АНО — Д маркалы электродтар) электродтарды пайдаланған жөн. Ернеулерде ылғалдың, майдың, отқабыршақтың немесе тоттың болуы, сондай ақ доға ұзындығының ұлғаюы жік металында кеуектердің пайда болуына әкеп соқтырады. Пісіру алдында электродтарды 350...400 °С температурада 1 сағат бойы қатты қыздыру қажет.

Жоғары сапалы жіктерді алу үшін бұйымды даярлауға байланысты талаптарды қатаң сақтау керек және пісіру үрдісінің технологиялық режімін орындау керек. Кейде фторлы-кальцийлі деп аталатын, негізгі жабынды электродтар көміртекті, төмен қоспаланған және қоспаланған болаттардан жасалған жауапты құрылмаларды пісіру үшін арналған. Целлюлозалы жабыны (Ц) бар электродтардың құрамында көп мөлшердегі газдарды түзуге арналған көп органикалық құрамдастары (целлюлоза, шөп ұны т.б.) болады (50 % дейін). Қожтүзуші құрауыштар ретінде көбіне рутилді, карбонаттарды және алюмосиликаттарды пайдаланалды, кейде асбест (СаО • 3MgO• 4SіO

) қосады, ал балқытып қапталған металды қышқылыздандыру үшін — ферромарганецті пайдаланады. Пісіру барысында электрод қапталында балқымай қалған жабыннан конустық төлке түзіледі, бұл сұйық металды доғаның астынан ығыстырып шығаратын және негізгі металдың мейлінше терең балқуын қамтамасыз ететін бағытталған газ ағындарының түзілуіне ықпал етеді. Бұл электродтарды (ВСЦ-4А маркалы және басқа) 25 м/сағ дейін жететін жоғары жылдамдықпен жоғарыдан төмен қарай сүйеу әдісімен құбырлық бұрылыс емес түйісулерінің түбірлік жік қабатын пісіру үшін пайдаланады. Олар жіктің жақсы кері жағын алуға мүмкіндік береді, бұл ішінен қайта пісіріңкіреу қажеттігін болдырмайды. Барлық кеңістіктік күйлерде төмен қоспаланған болаттардан жауапты құрылмаларды пісіру барысында толтырушы және қаптайтын жіктерді салу үшін мысалы ВСЦ- 60 маркалы электродтар арналған.

Рутил жабынды электродтарда (Р) қожтүзуші негізді құрайтындар:, құрамында 45 % дейін рутил (TіO

) бар рутил концентраты; алюмосиликаттар — слюда (К

О • 3Aі

SіO

O), қыр тасы (К

SіO

), каолин (AІ

• 2SіO

O) және басқалары; карбонаттар

) және магнезит (MgCO

). Балқытылған металдың газ қорғанысы органикалық қосылыстарды (5% дейін) енгізумен, сондай-ақ карбонаттардың ыдырауымен қамтамасыз етіледі. Балқытылған металл ферромарганецпен қышқылсыздандырылады және қоспаланады. Рутилді жабында қышқыл жабынға қарағанда қышқылдық қабілеті төмен болғандықтан, ондағы марганецтің мөлшері және оның гигиеналық сипаттамалары әлдеқайда жақсы. Қышқыл жабынға қарағанда пісіру барысында аэрозольдағы марганец тотығының құрамы 3 — 5 есе төмен. Балқытылған металдың сапасы бойынша бұл электродтар қышқыл және негізгі жабынды электродтар арасында аралық жағдайды алады.

| 92

Рутил жабынды электродтар жақсы пісіру-технологиялық қасиеттерге ие: жіктің негізгі металға баяу ауысып жікті қалыптасу жағдайды, балқыманың аз шышырауын, қождың жеңіл бөлінушілігін, барлық кеңістіктік күйлерде пісуруді, тұрақты және айнымалы токтарда доғаның тұрақты жануын қамтамасыз етеді. Жік металы доға ұзындығының ауытқуы және қышқылданған немесе ластанған беттің бойымен пісіру барысында кеуектердің пайда болуына алып келеді. Балқытып қапталған металл өзінің химиялық құрамы бойынша жартылай тынық және тынық болатқа жатады. Бұл түрдегі жабын АНО-4, ОЗС-12 маркалы электродтарда болады. Балқытып қаптау коэффициентін арттыру үшін жиі темір ұнтағын енгізеді. Оның жабындағы 35 %-дан аспайтын массалық үлесі барысында (АНО-5, ОЗС -6 маркалы электродтарда), пісіруді әр түрлі кеңістіктік күйлерде орындауға болады. Құрамында 50...65% темір ұнтағы бар жабынды электродтар (мысалы, АНО-1, ОЗС-3 және т.б. маркалы) бұйымның қалыңдығы 10...20 мм болуы барысында ұзындығы үлкен жіктерді жоғары өнімді пісіруге арналған. Пісіру ваннасының металына төмен көміртекті ұнтақпен араластыра отырып, жік металының кристалдаушы сызаттарының түзілуіне тұрақтылығын барынша арттыруға болады. Рутил қаптамалы электродтарды 490 МПа дейінгі ажырауға уақытша кедергімен көміртектес және төмен шынықтырылған болаттардан жасалған металл құрылымдар мен құбырларды пісіру үшін пайдаланады.

(АЦ), рутилді-негізді (РБ) — рутилді-карбонатты немесе карбонатты-рутилді, қышқыл-рутилді (АР), рутил-целлюлзды (РЦ) және басқа түрлі жабындары бар электродтарды жатқызады. Қышқыл-целлюлозды жабынды электродтарға тұрақты және айнымалы токпен көміртекті және төмен қоспаланған болаттардан жасалған жұқа табақтық құрылмаларды (қалыңдығы 1.3 мм) пісіруге арналған ОМА-2 маркалы электродтарды жатқызады. Қышқыл-рутилді (ильменитті) жабынды электродтарға ОММ- 5, АНО-

М, АНО-17 және т.б. маркалы электродтарды жатқызады. Олар жабын құрамында ильменит (FeO• TіO

) бар және тұрақты және айнымалы токпен барлық кеңістіктік күйлерде көміртекті болаттардан жасалған құрылмаларды пісіруге арналған. Рутилді-негізді жабынды электродтар рутилді және негізгі қаптамалардың артықшылықтарын біріктіруге талпыныстар нәтижесінде туындады. Олар пісіру жіктері металының майысқыштығына және соққы тұтқырлығына аса жоғары талаптар қойылатын, 490 МПа дейінгі уақытша ажыраумен, көміртекті және төмен қоспаланған болаттардан жасалған бұйымдарды пісіру үшін арналған.

Рутилді-негізді жабынды электродтарға МР-3, АНО-30, ОЗС-28 және басқа маркалы электродтар жатады.

бар: гидрофобтық, түсті металдарды, сондай-ақ олардың қорытпаларын пісіруге және балқытып қаптауға арналған. Гидрофобтық жабындар ерекше ылғалды жағайларда пісіру жұмыстарын орындауға арналған: ауаның жоғары ылғалдылығы барысында, су астында және т.б. оларда 10% дейін арнайы гидрофобтық полимерлерді қосымша қосады, олар полимерлену үрдісінде жабын бөлшектері арасындағы кеуектерді толтырады және оның ішкі қабаттарына ылғалдың өту жолдарын жабады. Жататын немесе еңкіш электродпен пісіру барысында НЭ-1, НЭ-5, ОЗС-17Н және басқа маркалы арнайы электродтарды пайдаланады. Бұл ретте жабын қалыңдығы үлкен диаметрі 8 мм дейінгі ұзартылған (2м дейін) құрылмаларды жиі пайдаланады. Жабынның және өзекшенің нақты құрамын аталған электродтың маркасы анықтайды. Оның белгіленуі жиі электродтың әзірленген ұйымының бастапқы әріптерінен және жасаудың реттік нөмірінен тұрады. Қол доғалық пісіруге арналған электродтарды, стандарттарда келесі белгілері бойынша жіктейді: олардың пісіру үшін арналып отырған металы; жабынның қалыңдығы және типі; жік металының механикалық қасиеттері және т.б. МЕМСТ 9466 — 75 сәйкес электродтардың 116 типі шығарылады. Болаттарды пісіруге және балқытып қаптауға арналған электродтар мақсаты бойынша келесі кластарға бөлінген:

| 94

Аталған стандарт электродтардың өлшемдерін, жабынның қалыңдығы мен типтерін, шартты белгілерді, жалпы техникалық талаптарды, қабылдау ережелерін және сынау әдістерін реттейді. Пісіру немесе балқытып қаптаудың жол берілетін кеңістіктік күйлері бойынша электродтарды төрт түрге бөледі:

барлық күйлер үшін — индекс

Тігінен жоғарыдан төменге қарайдан басқа барлық күйлер үшін — ин- декс

; Тік жазықтықтағы төменгі, көлденең және төменнен жоғарыға тігінен үшін — индекс 3;

Төменгі және «қайықша» төменгі үшін — индекс 4.

Пісіру және балқытып қаптау барысында пайдаланылатын тегі және полярлылығы бойынша, сондай-ақ жиілігі 50 Гц айнымалы токты нәрлендіру көзінің бос жүрісінің номиналды кернеуі бойынша электродтарды 3.6 кестеде көрсетілген түрлерге бөледі. Электродтардың шартты белгіленуі, орналасу тәртібі 3.2 суретте көрсетілген. Толық шартты белгілену электродтар салынған қорапшалардың, бумалардың және жәшіктердің таңбалануында немесе заттаңбаларында көрсетілуі тиіс.

3.6 кесте. Электродтар т ү

рлеріні ң

пісіру тогыны ң

тегіне ж ә

не полярлылы ғ

ына байланысты белгіленуі

Тұрақты токтың ұсынылаты н       полярлылы ғы

Айнымалы токтың бос жүрісінің кернеуі, В

Электродт ың белгіленуі

Тұрақты токтың ұсынылаты н       полярлылы ғы

Айнымалы токтың бос жүрісінің кернеуі, В

Электродт ың  белгіленуі

Номи- Налды

Ауытқула р шегі

Номи- Налды

Ауытқула р шегі

Кері

±5

Кез келген

±10

Тура

Кері

Кез келген

±5

Кез келген

±5

Тура

Тура

Кері

Кері

a

E—432 (5)—Б10        МЕМСТ 9466—75, МЕМСТ 9467—75 б

бойынша балқытылған металдың сипаттамаларын және металл жіктерінің сипаттамаларын көрсететін индекстер тобы;

типіне стандарт; Е — электродтың шартты белгіленуі; (5) — тура полярлылық (электродтағы)

Барлық құжат түрлерінде электродтардың қысқартылған шартты белгіленуі келтіріледі, онда олардың маркасы, диаметрі және тобы, сондай-ақ стандарты (МЕМСТ 9466 — 75) немесе нақты электрод маркасының техникалық шарттары көрсетіледі. Мысалы, кері полярлылықтың тұрақты тогындағы (0), барлық кеңістіктік күйлерде пісіруге арналған (1), негізгі жабынды (Б), балқытып қапталған металл және жік металының сипаттамаларын көрсететін, МЕМСТ 9467 – 75 бойынша белгіленген, 2-ші топтың, қалың жабынды (Д), көміртекті және төмен қоспаланған болаттарын пісіру үшін пайдаланылатын диаметрі 3 мм УОНИ-13/45 маркалы Э46А (МЕМСТ 9467-75) маркалы электродтар үшін толық белгілену 3.2 суретте келтірілген, ал техникалық құжаттамалардағы қысқартылған белгілену

Электродтар УОНИ-13/45-3,0-2 МЕМСТ 9466

75.

Жылу тұрақты болаттарды пісіруге арналған электродтардың белгіленуі . МЕМСТ 9467 — 75 сәйкес жылу тұрақты болаттарды пісіруге арналған электродтардың тоғыз типі қарастырылған. Электродтарды жіктеу негізіне балқытып қапталған металдың химиялық құрамы және оның механикалық қасиеттері –уақытша үзіліске кедергі,

| 96

салыстырмалы ұзару және соққы тұтқырлық салынған.

Электрод типтерінің белгіленуі Э индексінен (доғалық пісіруге арналған электродтар) және оның артынан келетін сандар мен әріптерден тұрады. Алғашқы екі сан пайыздың жүздік үлесінде балқытып қапталған металдағы көміртектің орташа мөлшеріне сәйкес келеді. Негізгі химиялық элементтердің орташа мөлшері химиялық элементтердің әріптік белгіленулерінен кейін пайыздармен көрсетілген: А — азот; Б — ниобий; В — вольфрам; Г — марганец; К — кобальт; М — молибден; Н — никель; Р— бор; С — кремний; Т — титан; Ф — ванадий; X — хром. Жылутұрақты болаттарды пісіруге арналған электродтарда балқытып қапталған металдың және жік металының ұзақ беріктігінің көрсеткіштері нормаланған максималды температураны көрсететін қосымша индекс енгізіледі (0 — 450 °С төмен, 1 — 450..        .465 °С, 2 — 470...485 °С, 3 — 490...505 °С, 4 — 510...525 °С, 5 —

Ерекше қасиеттері бар жоғары қоспаланған болаттарды пісіруге арналған электродтардың белгіленуі. МЕМСТ 10052 — 75 стандартымен мартенсит-феррит, феррит, аустенит-феррит және аустениттік кластың хромды және хромникельді болаттарын, жемірілуге тұрақты, ыстыққа берік және ыстыққа тұрақты жоғары қоспаланған болаттарын пісіруге арналған электродтардың 49 типі белгіленген. Электродтарды жіктеу негізіне балқытып қапталған металдың химиялық құрамы және химиялық қасиеттері салынған. Кейбір электрод типтері үшін жік металының құрылымында да ферриттік фаза құрамының болуы, оның кристаларалық жемірілуге тұрақтылығы және жік металының ұзақ беріктігінің көрсеткіштері реттелген максималды температура нормаланады. Электродтардың белгіленуіндегі Э символынан кейін келетін алғашқы екі сан пайыздың жүздік үлесінде балқытылған металда көміртектің орташа мөлшерін көрсетеді. Химиялық элементтердің әріптік белгіленуінен кейінгі сандар, элементтің пайызда орташа мөлшерін көрсетеді. Егер элементтің балқытып қапталған металдағы құрамы 1,5 %  аз болса, сандар салынбайды. Балқытып қапталған металда креминийдің 0,8 % дейін және марганецтің 1,6 % дейін орташа мөлшерінде болуында С және Г әріптері салынбайды (мысалы Э-12Х11НВМФ типін қараңыз). Механикалық қасиеттердің келтірілген көрсеткіштері металды пісіруден кейін не болмаса термоөңдеуден кейін сипаттайды. Егер балқытып қапталған металл құрылымы екі фазалы болмаса, онда балқытып қапталған металды сипаттайтын сандық индекс

тек үш саннан ғана тұратын болады. Б әрпі жабынның негізгі екендігін білдіреді; 3 саны — электродтың тік жазықтықта төменгі көлденең және тігінен төменнен жоғары күйлерде пісіру үшін жарамдылығын көрсетеді; О әрпі — кері полярлылықтың тұрақты тогында пісіру үшін. Ерекше қасиеттері бар беткі қабаттарды балқытып қаптауға арналған электродтардың белгіленуі . МЕМСТ 10051 — 75 балқытып қаптау жұмыстарына арналған электродтардың 43 типін реттейді. Бұл стандартта балқытып қапталған металдың химиялық құрамы және оның тығыздығы белгіленген. Балқытып қапталған металдың химиялық құрамының белгіленуі бұрын сипатталғанмен бірдей: көміртектің орташа құрамы пайыздың жүздік үлесінде келтіріледі, ал негізгі химиялық элементтердікі — әріптік нышаннан кейін көрсетілетін пайыздарда. Электрод типіне қарай балқытып қапталған металл қаттылығының көрсеткіштері оның не болмаса тікелей балқытудан кейінгі күйіне, не болмаса термоөңдеуден кейінгі күйіне жатады. Балқытып қапталған металдың қаттылық сипаттамасы үшін екі сандық индекс қарастырылған. Бірінші сан HRC қаттылығын сипаттайды: 0 — 19 кем емес; 1 — 19...27; 2 — 28...33; 3 — 34..        .38; 4 — 39...44; 5 — 45.50; 6 — 51.56; 7 — 57.60; 8 — 61.63; 9 — 63 астам. Екінші сан реттелетін қаттылықты алу шарттарын көрсетеді: 1 — тікелей балқытып қаптағаннан кейін; 2 — термоөңдеуден кейін. Жезді, алюминийді және олардың қорытпаларын қолмен пісіруге арналған электродтар

стандарттар бойынша арнайы техникалық шарттарға сәйкес әзірленеді. Жез және оның қорытпаларын пісіруге арналған электродтардың металл өзекшелері құрамы МЕМСТ 16130 – 90 реттелетін пісіру сымдары мен шыбықтардан немесе өзге құрамның құйылған өзекшелерінен жасалады. Жабындар құрамы болаттарды пісіруге арналған электродтардың жабындарындай құрауыштардан тұра алады (қож түзуші, қышқылсыздандырғыштар және т.б.). құрғақ шихтаны сұйық әйнекте араластырады. Алюмииний және оның қорытпаларын пісіруге арналған металл өзекшелер МЕМСТ 7871 — 75 сәйкес. Жабын негізі ретінде сілтілік және сілтілік топырақтық металдардың галоидтық тұздары, сондай-ақ криолит қызмет етеді. Құрғақ шихтаны суда немесе ас тұзының сулы ерітіндісінде араластырады, өйткені шихта құрауыштарымен химиялық өзара әрекеттесетін сұйық әйнекті пайдалану барысында илеу тез қатаяды. Бұдан басқа, кремний, сұйық әйнектен қалпына келе отырып, және жік металына ене отырып, оның қасиеттерін нашарлатады.

| 98

Шойынды пісіруге арналған электродтардың металл өзекшелері болаттан немесе жез-никель қорытпаларынан дайындалады. Бұнымен қоса, олар аралас (мысалы, жез-болатты, темірникельді) бола алады. Бұл электродтарды жабындыру үшін болат электродтарды пайдаланғандағыдай құрауыштарды пайдаланады. Болат өзекшелі электродтардың жабынына көміртегін, кремний және басқа да гра- фитизаторларды, сондай-ақ титан, ванадий және басқа карбидтүзушілерді енгізеді. Металл өзекшелері темірқорамға немесе құмдықалыпқа құйылған шойыннан жасалған электродтарды да пайдаланады. Жабынның басқа құрауыштарын сұйық әйнекте араластырады.

Электродтарды қораптау және сақтау . Электродтар жабындарының құрамында кальций қосылыстары, органикалық компоненттер және ауадан ылғалды сіңіретін басқа да гидроскопиялық қосындылар болады. Дымқыл тартқан электродтармен пісіру барысында доғаның жану тұрақтылығы нашарлайды және жік диффузиялық сутегімен қанығады, бұл кеуектер мен сызаттардың пайда болуына алып келеді. Жабындағы ылғал құрамына қоршаған ортаның ылғалдылығы және қоршаған ортаның температурасы, сондай-ақ электродтардың ауада болу ұзақтығы әсер етеді, сондықтан да оларды қымталған қораптамада сақтау керек. Ресейлік стандарттар бойынша электродтарды жеткізуге рұқсат етілеген шарттар: Электродтар диаметрі 2,5,3...4 деін және 4,0 мм астам болғанда бумадағы электродтар массасы 3, 5 және 8 кг аспауы тиіс . Электродтары бар әр қорапша немесе бума келесі мәліметтері бар заттаңбамен немесе таңбаланумен жарақтандырылуы тиіс: дайындаушының атауы немесе тауарлық белгісі; электродтар партиясының нөмірі, оның дайындалған күні; қорапшадағы немесе бумадағы электродтар массасы; шартты белгіленуі; пайдаланылу саласы;электродтардың диаметріне және пісіру мен балқытып қаптаудың кеңістіктік күйіне қарай пісіру тогының режимдері; пісіру мен балқытып қаптауды орындаудың ерекше жағдайлары; электродтардың шартты белгіленуінде көрсетілмеген жік металының, балқытып қапталған металдың немесе пісірме қосылысының механикалық және арнайы қасиеттері; электродтарды пайдалану алдында жабындыдағы жол берілетін ылғал құрамы;

99 |

электродтардың қайтадан қатты ысыту режимі. Аталған мәліметтер (алғашқы екі позицияны қоспағанда) нақты марканың электродтарына техникалық талаптарға және стандарттарға сәйкес болуы тиіс. Электродтары бар бумаларды және қорапшаларды картоннан, қалыңдығы 4 мм ағаш-талшықты плиталардан немесе ағаштан жасалған жәшіктерге орналастыру керек. Аталған материалдардан жасалған қораптау жәшіктерінің брутто массасы сәйкесінше 32, 50 және 80 кг аспауы тиіс. Бұдан басқа, электродтарды жабық типті және ірі габаритті ағаш жәшіктерге салуға рұқсат етіледі. Бұл жағдайда брутто массасы 1 100 кг аспауы тиіс, ал қораптаманың биіктігі — 600 мм аспауы тиіс. Дайындаушы мен тұтынушының келісімі бойынша электродтары бар жәшіктер мен бумаларды орта тоннажды әмбебап контейнерлерге орналастыруға жол беріледі, ярустар арасындағы сөрелерге толық тиелуі және орнатылуы тиіс және де ярустың биіктігі 600 мм аспауы тиіс. Әр жәшікке (түпше) «Абайлаңыз, сынғыш», «Ылғалдан қорқады» деген манипуляциялық белгілері бар көліктік таңбалану салынады, ал олардың бүйірлік беттерінің біріне электродтары бар бумалар мен қорапшаларға қарастырылғанға ұқсас этикетканы жапсырады. Электродтардың әр партиясы электродтардың МЕМСТ 9466 – 75 талаптарына және аталған марка электродтарының стандартына немесе техникалық талаптарына сәйкестігін куәландыратын сертификатпен сүйемелденеді. Сертификатта көрсетілуіге тиістісі: дайындаушының атауы немесе тауарлық белгісі; электродтардың шартты белгіленуі; партия нөмірі және дайындау күні; партияның нетто массасы килограммен; стандартты немесе техникалық шарттарды көрсетумен электродтық өзекшелер сымының маркасы; балқытып қапталған металдың химиялық құрамы; нақты электрод маркасының қабылдау-тапсыру сипаттамалары болып табылатын, жік металының, бақытып қапталған металдың және немесе пісіру жалғасының механикалық және арнайы қасиеттерінің (сипаттамаларының) көрсеткіштерінің мағынасы.

Инертті газдар және олардың қасиеттері. Аргон — түссіз, усыз газ, ауадан бір жарым есе дерлік ауыр (3.7 кесте). Аргон элементтердің көпшілігімен химиялық қосылыстарды түзбейді.

| 100

Газ

Атомдық масса

Молеку Лярлық масса

Тығыздық, г/м

Қайнау темпе- ратурасы,

жылуөткізгі штік, Вт/ (м

Үлестік жылусыйымд ылық 1 т тем- пература        20

Оттегі

0,08988

1 754

Ауа

1,006

Металдарда аргон сұйық күйде де, қатты күйде де ерімейді.

Өнеркәсіпте аргонды кейіннен терең суытумен және фракциялық айырып шығарумен таңдаулы буландыру жолымен айырушы бағаналардағы ауадан алады. Осындай жолмен алынған аргон құрамында оттегінің кейбір мөлшері болады. Одан әрі оттегінен тазалау аргонда сутегін жалынсыз өртеумен немесе басқа әдіспен жүргізіледі. Таза аргонда оттегінің, азоттың және ылғалдың аздаған мөлшері қалады. Түсті металдардың әр түрлі қорытпаларын пісіру үшін әр түрлі тазалықтағы аргон талап етілентін болғандықтан,

Маркасы

Ar, кем емес

Ылғал

Артық емес

0,03

өнеркәсіпте олар үш маркада өндіріледі (3.8 кесте).

А маркалы аргонды белсенді және сирек металдарды және олардың қорытпаларын (Tі, Zr, Nb) пісіру үшін қолданылады, Б маркасы — магний алюминий негізіндегі қорытпаларды пісіру үшін, В маркасы — жемірілуге тұрақты, ыстыққа берік және отқабыршаққа тұрақты болаттарды пісіру үшін. Аргон 15 МПа қысымда газ тәріздес күйде және немесе сұйық қайта суытылған күйде (Т

<

р =

0,1... 1 МПа) болат баллондарда тасымалданады және сақталады. Көміртекті қоспаланған болаттарды балқыған электродпен пісіру үшін құрамында 1.5 % О

бар аргон қажет етіледі. Мұндай аргон құрамы бойынша В маркалы аргонға жақын. Өнеркәсіпте гелийді аргонға қарағанда аз көлемде пайдаланады. Гелий элементтердің көпшілігімен химиялық қосылыстар түзбейді. Гелий — түссіз газ, иіссіз және дәмсіз, усыз, қатты денелер арқылы жақсы диффузияланушы, ауадан және аргоннан едәуір жеңіл (3.7 кестені қараңыз). Гелийді негізінен оларды жағу жолымен табиғи газдардан алады. Пісіру үшін жоғары қоспасыздық және А сұрпының гелийін пайдаланады (3.9 кестені қараңыз). Гелий p= 15 МПа қысымда газ тәріздес күйде немесе сұйылтылған күйде p< 2 МПа тасымалданады және сақталады. Гелийдің құны аргонға қарағанда мейлінше жоғары, сондықтан да оны негізінен химиялық таза және белсенді материалдар мен қорытпаларды, сондай-ақ алюминий және магний негізіндегі қорытпаларды пісіру барысында пайдаланады. Практикада аргон және гелий қоспасын (50 % Аг + 50% Не және 40% Аг + 60% Не) сирек қолданады. Қоспаны екі жекелеген баллоннан таңдалатын екі газды араластырумен алады. Пісірушілік өндірісте азот шектеулі пайдаланылымда. Оны жезді және оның қорытпаларын пісіру үшін пайдаланады.

қ ү

лестері, %

Сұрып

Кем емес

Көмірсутек тер Ne

0,005

0,002

0,007

| 102

к ө

лемдік ү

лестері, %

Азоттың күйі

, кем емес

0,1

0,5

1,0

4,0

(азот оларға қатысты инертті газ болып табылады). Көптеген басқа металдарға қатысты ол белсенді, жиі зиянды газ болып табылады. Азот — түссіз газ, улы емес (3.10 кесте).

Балқымайтын электродтар . Балқымайтын электрод түрінде көбіне негізінен вольфрамнан жасалған өзекшелерді пайдаланады. Пайдаланылатын вольфрамдық электродтар МЕМСТ 23949 — 80 талаптарына сай болуы тиім. Вольфрамды электродтардың лантанның (ЭВЛ), иттрийдің (ЭВИ) тотығының, торий диоксидінің (ЭВТ) белсендіруші қосындылары болуы мүмкін. Бұл қосындылар тұтатуды жеңілдетеді және доғаның жануын ұстап тұрады, электродтың эмиссиялық тұрақтылығын арттырады. Максималды ток жүктемесіне төзетін, диаметрі 0,5...10 мм ЭВЛ және ЭВИ электродтар неғұрлым кең таралған. Вольфрамды электродтардың тотығуынан және олардың тез қирауынан қорғаныс үшін құрамында оттегі бар газдарды пайдалануға жол берілмейді. Вольфрамды электродпен аргондоғалы пісіру тұрақты немесе айнымылв токта, қосымдық сымды берусіз немесе берумен, жергілікті немесе жалпы қорғаныспен орындала алады. Металдардың көпшілігін тура полярлылықтың тұрақты тогында пісіреді. Алюминийді, магнийді және берилийді пісіруді айнымалы токта жүргізеді. Тура полярлылықтың тұрақты тогында пісіру барысында электродтың термоэлектрондық эмиссиясы үшін үздік жағдайлар қамтамасыз етіледі, оның тұрақтылығы жоғары және токтың жол берілетін шегі (3.11 кесте). Тура полярлылықтағы доға жеңіл қозады және 10.15 В кернеу барысында ток тығыздықтарының кең аумағындаа жанады. Кері полярлылық доғасы маңызды технологиялық қасиетке ие: оның пісірілетін металл бетіне әсер етуі барысында металл бетінің тазалануы, сыртқы тотықтардың кетірілуі орын алады. Сыртқы тотықтарды кетіру үрдісі катодты тозаңға айналдыру (катодтық тазалау) атауына ие болды.

қорғауыш газ

Электрод

Ауыспалы

1 000

Ауыспалы

Аталған қасиетті алюминий, магний, берилий және олардың бетінде берік тотықтық үлдірі бар қорытпаларын айнымалы токпен пісіру барысында пайдаланады. Үлдірді кетіру пісірлетін бұйым катод болып табылатын кезде, пісіру тогының кері полярлылығымен, жартылай кезеңде жүреді. Осылайша, вольфрамды электродпен пісіру барысында тура және кері полярлылықтар доғасының артықшылықтары іске асырылады және электродтың тұрақтылығы және бұйымдағы сыртқы тотықтардың бұзылуы қамтамасыз етіледі. Айнымалы токта пісіру барысында вольфрамды электродтың жұмысшы ұшын жартылай сфера түрінде ұштайды. Үнемі токта пісіру барысында электродтың ұшын екі-үш диаметрге тең ұзындықта 60° бұрыш астында немесе төртқырлы пирамида түрінде ұштайды. Вольфрамды электродтар шығыны үлкен емес. Оны азайту үшін қорғауыш газ беруді доғаның қозуына дейін 10... 15 с бұрын бастаған жөн, ал электродты газ ағыныныда суыту үшін доға үзігінен кейін 5...10 с кейін аяқтау керек. Вольфрам электродының ластануының алдын алу үшін электрод ұшын бұйымға тигізбестен, осцилляторларды немесе конденсаторлар разрядын пайдалана отырып, электр ұшын бұйымға тигізусіз немесе доға аралығын көмір өзекшемен тұйықталусыз, доғаны қоздырады.

| 104

Болаттан жасалған пісіру сымы.

Болаттарды пісіру барысында негізінен сымның жетпіс бес маркасының шығуын қарастыратын, МЕМСТ 2246-70 бойынша салқын тартылған болат пісіру сымын пайдаланады. Қоспалау деңгейіне байланысты, пісіру сымы МЕМСТ 2246 — 70 бойынша төменкөміртекті, қоспаланған және жоғарықоспаланған болып бөлінеді. Төмен көміртекті сымның алты маркасы дайындалады: Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-ЮГА және Св-10Г2. Қоспаланған сымды отыз маркада шығырады: Св-08ГС, Св-12ГС, Св- 08Г2С, Св-ЮГН, Св-08ГСМТ, Св-15ГСТЮЦА (ЭП-439), Св-20ГСТЮА, Св-18ХГС, Св-ЮНМА, Св-08МХ, Св-08ХМ, Св- 18ХМА, Св-08ХНМ, Св- 08ХМФА, Св-ЮХМФТ, Св-08ХГ2С, Св-08ХГСМА, Св-10ХГ2СМА, Св08ХГСМФА, Св-04Х2МА, Св-13Х2МФТ, Св-08ХЗГ2СМ, Св-08ХМНФБА, Св-08ХН2М, Св-10ХН2ГМТ (ЭИ-984), Св-08ХН2ГМТА (ЭП-111), Св- 08ХН2ГМЮ, Св-08ХН2Г2СМЮ, Св-06НЗ және Св-10Х5М. Жоғары қоспаланған сымды отыз тоғыз маркада әзірлейді: Св- 12Х11НМФ, Св-ЮХПНВМФ, Св-12Х13, Св-20Х13, Св-06Х14, Св-

Св-10Х20Н15, Св-07Х25Н12Г2Т (ЭП-75), Св-06Х25Н12ТЮ (ЭП-87), Св- О7Х25Н13, Св-08Х25Н13БТЮ (ЭП-389), Св-13Х25Н18, Св-08Х20Н9Г7Т,

Св-08Х21Ш0Г6,        Св-30Х25Н16Г7, Св-10Х16Н25АМ6, Св-О9Х16Н25М6АФ (ЭИ-981А), Св-01Х23Н28М3Д3Т (ЭП-516), Св-30Х15Н35В3Б3Т, Св-08Н50 және Св-06Х15Н60М15 (ЭП- 367). Мақсатына байланысты болат пісіру сымын пісіруге (балқытып қаптауға) арналған сымға және электродтарды дайындауға арналған сымдарға (шартты белгіленуі Э) бөледі. Сымды мақсаты бойынша бөлу электродтарды дайындауға арналған сымның диаметрі бойынша анағұрлым қатты шектік ауытқулармен байланысты. Беттерінің түрі бойынша төменкөмірсутекті және қоспаланған сымды мысталмаған және мысталған (О) деп бөледі. Сым бетінің мысталуына қойылатын арнайы талаптар (жездің жиынтық құрамын ескерумен) техникалық талаптармен белгіленеді.

Тұтынушының талабы бойынша сым электрқож (Ш) не болмаса вакуумдық-доғалық (ВД) қайта балқытумен немесе вакуумды – индукциялық (ВИ) пештерде балқытып шығарылған болаттан дайындалуы тиіс. Бұл ретте сым металына қойылатын қосымша талаптар (зиянды және бөгде қоспалар құрамы бойынша нормаларды қатаңдату, газдардың, бейметалл қосындылардың құрамы бойынша шектеулерді енгізу) тараптардың келісімімен белгіленеді. Пісіру сымының шартты белгіленуінде болаттың қорыту тәсілін, сым бетінің мақсаты мен түрін сипаттайтын, сым диаметрі мен маркасын, сонымен қатар стандарттың белгіленуін көрсетеді. Төменкөміртекті және қоспаланған сымда күшән құрамы 0,08% артық болмауы тиіс. Тұтынушының келісімімен Св-08 және Св-08А маркалы сымда алюминийдің 0,05 % дейінгі қалдық құрамына жол беріледі. Св- 08ГА, Св-ЮГА және Св-10Г2В төменкөміртекті маркалы сымда және қоспаланған сымда (алюминийменқоспаланбаған) алюминийдің қалдық құрамы 0,05% аспауы тиіс. Молибденмен қоспаланбаған сымда молибденнің қалдыққұрамы қоспаланған сымда 0,15%-дан және жоғарықоспаланған сымда 0,25 %-дан аспауы тиіс. Титанмен қоспаланбаған сымда титанның қалдық құрамы қоспаланған сымда 0,04%-дан және жоғарықоспаланған сымда 0,2%-дан аспауы тиіс. Тұтынушының талабы бойынша Св-04Х19Н11М3 және Св-08Х21Н10Г6 маркалы сымдарда титанның қалдық құрамы 0,1 % аспауы тиіс. Ванадиймен қоспаланбаған қоспаланған сымда ванадийдің қалдық құрамы Св-08Х3Г2СМ және Св-10Х5М маркалы сымдарды қоспағанда (оларда ванадийдіңқалдық құрамы 0,08% дейін жол беріледі) 0,05 %-дан аспауы тиіс. Жезбен қоспаланбаған сымда жездің қалдық құрамы 0,25 %-дан аспауы тиіс. Тұтынушының талабы бойынша жездің қалдық құрамы 0,2

%-дан артық болмауы мүмкін.

Мысталған беті бар сымды орамдарға оралған күйде жеткізеді. Орамдардың өлшемдері мен массасы 3.12 кестесінің деректеріне сәйкес болуы тиіс. Мысталмаған беті бар сымды тікбұрышты қималы орамдарда жеткізеді. Диаметрі 1,6...3,0 мм сымдар үшін орамдардың талап етілетін өлшемдері бойынша тапсырыста келісіп алады. Орамдардағы (катушкалардағы, кассеталардағы) сым шатаспаған қатарлармен оралған және орамның ұлпалануын немесе тарқатылуын болдырмау үшін тығыз түрде байланған бір кесіктен тұруы тиіс.

| 106

3.12 кесте. Беттері мыстал ған

сымдар орамдарының өлшемдері және массасы

Сымның диаметрі, мм

төмен көміртекті

1,5 0,8

200.

600.

Сымның ұштары жеңіл табылатын болуы тиіс. Бір балқыманың сымдарының жекелеген кесектерінің түйістік түйісу пісірілуі мүмкін. Және де бұл ретте пісірме қосылысының аймағындағы сымның беті МЕМСТ 2246 — 70 талаптарына сәйкес болуы тиіс. Сымның беті таза және тегіс, сызатсыз, қабыршақтарсыз, бетақауларсыз, жиырылуларсыз, қаяусыз, отқабыршақсыз, майсыз және басқа да ластануларсыз болуы тиіс. Сымның бетіндегі сызықіздерге (соның ішінде созылыңқы), тырнақіздерге, жергілікті шұбарлақтарға және жекелеген жаншылмаларға жол беріледі. Тұтынушының талабы бойынша сым жақсартылған бетпен жеткізіле алады. Бұл жағдайда сымның бетінде ұсақ сым созатын қатарлар, тырнақіздерге, ажарлау іздеріне, жергілікті шұбарлақтарға және жекелеген жаншымаларға (көрсетілген ақаулардың әрқайсысының тереңдігі диаметрдің шекті ауытқуының ¼ артық емес) жол беріледі. Төменкөміртекті және қоспаланған сымның бетінде графитсіз және күкіртсіз сабын жақпасының іздерін қоспағанда технологиялық жақпалардың болуына жол берілмейді. Тұтынушыынң келісімімен Св-18ХГС және Св-18ХМА маркалы сымды жемірілуден сақтандыру үшін бензинде жақсы еритін тұтас бейтарап жақпа май қабатымен жабады. Жоғарықоспаланған сым өңделген және ағартылған күйде немесе инертті атмосферада термикалық өңдеуден кейін

а, б, в

г

д

е

ашық, ашық-күңгірт немесе сұр бетімен, қандай да бір май іздерісіз жеткізілуі тиіс. Сым дайындаушы кәсіпорынның техникалық бақылауымен қабылдануы тиіс. Дайындаушы жеткізілетін сымның МЕМСТ 2246 – 70 талаптарына сәйкес болуына кепілдік беруі тиіс. Болаттарды пісіру барысында балқитын электрод және қосымдық материал ретінде ұнтақ сымды пайдаланады. Ұнтақ сым метал қабықшадан және ұнтақ толтырғыштан (сырғығыш материалдардан, ферроқорытпалардан және металл ұнтақтардан) тұратын, диаметрі 1,2...3,6 мм үздіксіз электрод болып табылады (3.3 сурет). Металл қабықша — «жұмсақ» және «ерекше жұмсақ» күйіндегі 08кп маркалы төмен көміртекті салқын илем болаттан жасалған таспа. Ұнтақты сымды арнайы білдектерде құбырды бір мезгілде толтырумен таспаны құбырға үздіксіз жұмырлаумен дайындайды. Тігіссіз сымды (3.3, а сурет) талап етілетін диаметрге дейін созу әдісімен ұнтақ шихтамен толтырылған қатыстық кішігірім диаметрлі құбырдан әзірлейді. Отандық өнеркәсіпте шихтаның бес түрімен сым шығарылады: рутилді-целлюлозды, карбонатты-флюоритті,

| 108

флюоритті, рутилді, рутилді-флюоритті. Өзекше массасының (шихта) сым массасына қатысын К

толтыру коэффициенті деп атайды, ол мына формула бойынша анықталады

об

ш

об

Әдетте К

= 0,15... 0,4.

Әр түрлі күрделі қималы ұнтақты сымды дайындау шихта және қабықша массасының арақатынасын реттеуге мүмкіндік береді, алайда бұл ретте сымның шихтамен толтырылу тегістілігін қамтамасыз ету қиын, құбырлы құрылымның сымын дайындау оңайырақ. Ұнтақ сымдар өзекшенің шихта түріне қарай қосымша қорғаныспен (әдетте көмірқышқыл газбен) немесе онсыз пайдаланылады. Қосымша қорғаныс сымдарын

Сым маркасы

Диаметрі, мм

2,8

Жауапты емес

3,0

Мәрмәр + балқытқыш шпат

2,3

2,0... 2,4

2,5

Күрделі мұржалы, ұзына бойғы саңылауы бар

Көлденең, төбелік

2,3

Өздігінен қорғалатын сыммен пісіру барысында балқытылған металдың қорғанысы өзекше шихтасының газ- және қожтүзгіш элементтері есебінен жүзеге асырылады. Әдетте, қосымша қорғаусыз рутилді-органикалық, карбонатты-флюориттік және флюориттік сымдар пайдаланылады. Рутилді және рутилді-флюоритті типті сымдарды көмірқышқыл газында пісіру үшін пайдаланады; бұл сымдар

газ қорғаушы деп аталады. Ұнтақты сымдардың типтерін кеңістіктегі бөлшектердің пісіру түйістерінің күйіне және пісірім қосылыстарына қойылатын талаптарға байланысты таңдауға болады (3.13 кесте). Ұнтақты сымдарды пайдалану электрод металының жоғары шашырағыштығын – қалыпты болат электродты сымдардың ақауын (мысалы, Св-08Г2С) жоюға, сонымен қатар пісіру торабының бетінен жабысып қалған металл шашырандыларын кетіру операциясын болдырмауға мүмкіндік береді. Ұнтақты сымдардың негізгі артықшылығы

Алюминийден және алюминий қорытпасынан жасалған пісіру сымы . Алюминийді және оның қорытпаларын бақлқытумен пісіру барысында негізінен МЕМСТ 7871 – 75 бойынша алюминийден және алюминий қорытпаларынан жасалған созылған және баспақталған пісіру сымын пайдаланады, Ол он төрт маркалы сымды дайындауды қарастырады. Сымның сопақтығы диаметрдің шектік ауытқуларынан аспауы тиіс. Диаметрі 4 мм және одан төмен сымды бетін химиялық өңдеуге ұшыратады. Өңдеуден кейін сымның беті жылтыр болады, кедір- бұдырлық параметрі

Оралған сымның сыртқы қатары диаметрі 100 мм шарғының жақтарының сыртқы шетінен 5... 7 мм арақашықтықта және диаметрі 200, 300 және 430 мм 10...12 арақашықтықа болуы тиіс. Св-А97, Св-А85Т, Св-А5 және Св-АМц маркалы алюминий қорытпаларынан жасалған сымды уақытша үзуге кедергісі 100 МПа кем емес шегенделген күйде шарғыға орайды, ал Св-АМг3, Св-АМг5, Св-1557, Св-АМг6, Св-АМг63, Св-АМг61, Св-АК5, Св-АК5 және Св-1201 маркалы сымды тұынушының тапсыры бойынша күйдірілген және шегенделген күйде орайды. Шарғылардағы сым бір кесіндіден тұруы тиіс. Бір балқытпаның сым кесінділерін түйіс пісіруге жол беріледі, бұл ретте пісіру жерлеріндегі сым стандарт талаптарына жауап беруі тиіс. Диаметрі 4 мм астам сымды бетін өңдеусіз, ұзындығы 1 м кем емес орамдарда немесе бумалармен жеткізеді.

| 110

Орамның іші диаметрі 750 мм астам болмауы тиіс.

Орамдардағы сым беті таза, бетақауларсыз, сызаттарсыз, жиырылуларсыз, жапырылуларсыз, қылауларсыз және күрт майысуларсыз болуы тиіс. Тереңдігі (оларды кетірген кезде) диаметрдің ауытқу шегінен асатын сымтемір беттерінің жергілікті ақауларына жол берілмейді. Сым бетінде кедір-бұдырларсыз ақ және күңгірт түсті, сондай құбылмалы түсті дақтарға жол беріледі. Сым партиялармен жеткізіледі. Бір диаметрлі, бір балқылмалы және бір күйдегі сымнан тұруы тиіс. Партияның массасы шектелмейді. Сымды шарғыларды сусыздандырылған силикагель-индикатор ұнтағы салынған бақылау пакетімен бірге полиэтилен қапшыққа салады және химиялық өңдеуден кейін 30 минут бойы 20 % кем емес қоршаған орта ауасының қатыстық ылғалдылығында қымтайды. Қораптаманың қымталуын силикагель-индикатордың түсі бойынша көзбен қарап бағалайды. Егер силикагель-индикатордың түсі ашық қызыл болса, қымталуы бұзылған деп есептеуге болады. Катушкалары бар қымталған полиэтилен қапшықтарды картон, платмасса немесе ағаш жәшіктерге қораптайды. Өзге алюминий қорытпалардан жасалған пісіру сымы белгіленген тәртіпте әзірленген, келісілген және бекітілген техникалық шарт бойынша жасалады.

Жезден және соның негізіндегі қорытпалардан жасалған пісіру сымы . Жез және оның қорытпаларын пісіру, балқытып қаптау және дәнекерлеу барысында МЕМСТ 16130 — 90 бойынша жезден және жезді негіздегі қорытпаларды пайдаланады. Пісіру сымын аталған стандарт бойынша жезден және оның қорытпаларынан он жеті маркада дайындайды: Ml; MCpl; МНЖ5-1; МНЖКТ5-1-0,2-0,2; БрКМц3-1; БрОЦ4-3; БрАМцЭ-2; БрОФ6,5- 0,15; БрАЖМцЮ-3-1,5; БрХ0,7; БрХНТ; БрНЦр; БрНЦрТ; Л63; ЛО60-1; ЛК62- 0,5; ЛКБО62-0,2-0,04-0,5. M1; M1pи М3р маркалы жезден, БрКМц3-1; БрАМцЭ-2; БрАЖМцЮ- 3- 1,5; БрОЦ4-3 және БрОФ6,5-0,15 маркалы қоладан, Л63; ЛМц58-2; ЛО60- 1 және ЛЖМц59-1-1 маркалы жезден, сондай-ақ МНЖ5-1 маркалы қорытпадан жасалған сымдар мен бумалардың химиялық құрамы МЕМСТ 859 — 2001, МЕМСТ 493 — 79, МЕМСТ 18175 — 78, МЕМСТ 5017 —

2006, МЕМСТ 15527 — 2004 жәнеМЕМСТ 17217 — 79 талаптарына сай болуы тиіс.

Сым беті таза және тегіс, саңылауларсыз және қабыршақтарсыз болуы тиіс. Сымның және бумалардың бетінде тереңдігі (оларды кетірген кезде) диаметрдің шекті ауытқуларының жартысынан асатын ақауларға (бетақауларға, жиырылуларға, қабыршақтарға, тырнақіздерге, шаншуларға, жаншымаларға және т.б.) жол берілмейді. Өңдеуден кейінгі беттің қызаруы және құбылмалы түстер ақаулық белгісі болып табылмайды.

90.

Сым мен бумалар партиямен жеткізіледі. Әр партия бір марканың бір диаметрлі және бір жеткізу күйіндегі сымнан немесе бумалардан тұруы тиіс. Партияның массасы 1 000 кг аспауы тиіс. МЕМСТ 16130—72 стандартында жезден және жезді негіздегі қорытпалардан жасалған сымның және бумалардың мақсаты көрсетілген қосымшасы болады. Жезден және басқа маркалы қорытпалардан жасалған пісіру сымы белгіленген тәртіпте әзірленген, келісілген және бекітілген техникалық шарттар бойынша дайындалады.

Басқа металдар мен қорытпалардан жасалған пісіру сымы .

2006) сымды пайдаланады. Қосым металл ретінде МЕМСТ 492 – 2006 бойынша НМц-2,5 қорытпасынан және нихромнан (Х20Н80) жасалған сымды пайдаланады. Никельді пісіру үшін құрамында НМцАТЗ-1,5-0,6 және НМцТК1-1,5-2,5-0,15 (ТУ48-21-284-73) маркалы титан, алюминий, марганец, кремний бар арнайы кешенді-қоспаланған сымдар әзірленген. Қорғасынды және мырышты пісіруге арналған қосымдық бумалардың құрамы негізгі металдың құрамымен бірдей. Күмісті пісіру үшін алюминиймен қышқылсыздандырылған (0,5... 1 % А1) немесе құрамында жерде сирек кездесетін металдары бар күміс сымды пайдаланады. Басқа асыл металдарды пісіру барысында қосымдық сымның құрамы негізгі металдың құрамынан ерекшеленбейді. Титанды пісіру сымтемірі 1 „7 мм диаметрмен шығарылады. Сым өңделген газсыздандырылған күйде (сутегі құрамының болуы 0,003% артық емес) таза және ағартылған металл бетпен жеткізіледі. ВТ1-00 сымы технкалық титанды пісіру үшін пайдаланылады, сондай-ақ ВТ2св сымымен қатар — төменқоспаланған а- және жалған-а-қорытпалар үшін; СПТ-2 және СП-15 сымдары — жоғары берік (а + Р)-қорытпалар үшін.

| 112

ФЛЮС ҚАБАТЫ АСТЫНДА ПІСІРУГЕ АРНАЛҒАН МАТЕРИАЛДАР

Флюс астында доғалық пісіру үшін электродтық сымды және флюсті пайдаланады. Электродты сым ретінде балқытумен пісірудің басқа тәсілдерінде қолданылатындай сымды пайдаланады. Шыны флюс баспақталған құбырға таспадан қалыпталған сым да пайдаланыла алады. Кейінгі кездері қабықшасы – пластмасса, өзекшесі – флюс және темір ұнтақ қоспасынан болатын композиттік сымдар дайындалған. Мұндай сымның артықшылығы — ылғалды толық қабылдамаушылық. Пісіру флюсі пісіру ваннасының электродтық металының тамшыларын және сұйық металды ауаның әсер етуінен жақсы қорғауы тиіс. Осымен қатар флюс доғаның тұрақты жануын, жіктің жақсы қалыптасуын қамтамасыз етеді және қатайғаннан кейін жіктің бетінен жеңіл бөлінетін қож қабығын түзеді. Пісіру барысында флюстен газ бен шаңның үлкен көлемі бөлінбеуі тиіс. Флюс жік металының берілген химиялық құрамын және механикалық қасиеттерін қамтамасыз етуі тиіс. Флюстерді мақсаты, химиялық құрамы және дайындалу тәсілі бойынша жіктейді.

Мақсаты бойынша флюстердің үш түрі болады:

Осы топтың ішінде флюстер электрод сымының диаметріне байланысты түйір мөлшері бойынша ерекшелене алады: сым диаметрі үлкен болған сайын, флюс бөлшектері де соншалықты ірі бола түседі. Химиялық құрамы бойынша құрамдағы сәйкес тотықтардың арақатынасына байланысты қышқыл және негізгі флюстер болып бөлінеді. Дайындалу тәсілі бойынша флюстер балқытылған және балқытылмаған болып бөлінеді. Балқытылмаған флюстерді шихта құрауышын балқытусыз дайындайды. Оларға керамикалық және табиғи минералдарды ұсақтау жолымен дайындалған флюстерді жатқызады. Керамикалық флюстерді электродтық жабыны құрамындағыдай құрауыштардан жасайды. Оларды сұйық әйнекте араластырады, содан кейін біріктіреді және уатады. Бұл флюстердің кемшілігі — олардың түйірлерінің төмен беріктігі (қалдықтар, ұсақ фракциялар көп) және араластыру барысында әр түрлі тығыздықтағы заттарды бөлу салдарынан құрамның ықтимал әркелкілігі.

Балқытылған флюстерді мейлінше жиі пайдаланады. Олардың ішінде негізінен жоғары кремнийлі және марганецті флюстерді АН-348А және ОСЦ-45 пайдаланады.

Бұл флюстер құмды (97 % SіO

дейін), марганец рудасын(MnO), балқитын шпатты (75% CaF

), магнезитті (85 % MgO) балқытумен дайындалады. Флюстің сұйық қорытпасын, флюс түйіршіктенуін қамтамасыз ете отырып, құймақалыпқа немесе суға құяды. Төмен қоспаланған және төмен көміртекті болаттарды пісіру үшін жақсартатын қоспалаушы флюстерді пайдаланады, жоғарықоспаланған болаттар үшін — фторлы кальций типтес оттегісіз қосылыстардан тұратын неғұрлым бейтарап флюстер пайдаланылады. Осындай флюстер астында жіктердің қалыптасуы белсенді компоненттері бар флюстерге қарағанда едәуір нашар. Балқытылған флюстер әйнектәріздес және пемзатәріздес болады, бөлшектерінің формасымен және қышқылсыздану дәрежесімен ерекшеленеді. Әйнектәріздес флюс пісіру аймағын жақсы қорғайды, алайда жіктің қалыптасуы пемзатәріздес флюс астында жақсырақ жүреді. Металдың химиялық құрамы флюстің химиялық белсенділігінен электродтық сымның құрамына байланысты болады, сондықтан да нақты болатты пісіру үшін флюсті сыммен бір мезгілде таңдау керек, яғни флюс

.„0,4% кремний және марганецтің болуына талпыну керек.

Мысалы, көміртекті және төмен қалыптанған болаттарды пісіру барысында үш негізгі жүйені қолдануға болады. Олардың біріншісі бойынша төмен көміртекті сымды (Св-08, Св-08А) және жоғары марганецті, жоғарыкремнийлі флюсті (35 „40% MnO, 40 „45 % SіO

) алады. Кремниймен және марганецпен қоспалау флюс есебінен жүретін болады. Екінші жүйе бойынша құрамында 2% дейін марганеці бар (Св- 20Г2) және аздаған марганец құрамы бар жоғары кремнийлі флюсті (40

„42% SіO

және 15% артық емес MnO) алуға болады. Жікті марганецпен қоспалау сым есебінен жүретін болады, ал кремниймен — флюс есебінен. Үшінші жүйе бойынша орташа марганецті электродты сымды және орташа марганецті жоғарыкремнийлі флюсті таңдайды (30% MnO, 40„45% SіO

шамасында). Марганец жікке сымнан және флюстен, кремний – флюстен өтетін болады. Жікке ауысатын қоспалаушы элементтер саны пісіру режимінің параметрлеріне де байланысты болады. Пісіру ваннасының маңайында балқыған флюс көп болған сайын, одан жікті қоспалаушы элементтер соншалықты мол болады.

| 114

4.1.

Газбен пісіру балқытумен пісіруге жатады. Газбен пісірудің доғалық пісіруден маңызды айырмашылығы — металдың неғұрлым бірқалыпты және баяу қызуы. Бұл бір жағдайларда кемшілік болып табылады, екіншілерінде — артықшылық болып табылады. Газбен пісірудің негізгі пайдаланылу салалары:

Қажетті жабдықтың әмбебаптығы, қатыстық қарапайымдылығы және портативтілігінің арқасында газбен пісіру көптеген жөндеу жұмысының түрлері үшін аса лайықы болып табылады. Металды газ жалынымен салыстырмалы баяу қыздыру металл қалыңдығын арттырумен газбен пісіру өнімділігін тез төмендетеді және қалыңдық 8...10 мм астам болуы барысында, газбен пісіру әдетте экономикалық тиімсіз. Баяулата қыздыру барысында пісіру ваннасына жапсарлас жатқан негізгі металдың үлкен көлемі қыздырылады, бұл өз кезегінде пісіріліп отырған бұйымдардың шалыстануын туғызады. Бұл маңызды жағдай газбен пісіруді құрылыстық металл  құрылмалары, көпірлер, ірі машиналардың тұғырлары сынды нысандар үшін техникалық мақсатқа лайықсыз етеді. Баяулатылған қыздыру металдың жоғары температураларда ұзақ болуына алып келеді, бұл түйіршіктердің іріленуінежәне металдардың механикалық қасиеттерінің төмендеуіне әкеледі.

| 116

Газбен пісірудегіпісірім қосылыстары мен жіктерінің типтері. Газбен пісіру барысында түйістік, айқас, таврлы, бұрыштық және қаптал қосылыстарды пайдаланады (4.1 сурет).

а

Жіктің кері жағынан пісуі барысында металл жайылуының алдын алу үшін жиектерді жапырады. Жиектер арасындағы саңылау жік түбірінің пісірімін жеңілдетеді. Жоғары сапалы қосылыстарды алу үшін жіктің бүкіл ұзындығының бойымен саңылаудың бірдей енін, яғни жиектердің параллельдігін қамтамасыз етуі тиіс. Қалыңдығы кішігірім бөлшектерді жиектерін өңдеместен түйіс пісіруге болады, орташа қалыңдықты— жиктерін біржақты қиғаштаумен түйіс пісіру, үлкен қалыңдықтағы бөлшектер — жиектерін екі жақты қиғаштаумен.

а

S<2

б

2...5мм

S<3

е

S<2

ж

>3 мм

в<

г<

*S=5... 15мм

*-S>2

/хч /2ч

и

4.1 сурет. Пісіру қ

осылыстарыны ң

типтері: а

жиектерін өңдеусіз және саңылаусыз, түйістік; б

в, г

д

е

ж

з

и

Екі жақты қиғаштықтың біржақтының алдында артықшылықтары бар, өйткені бұл жағдайда пісірілетін металдың қалыңдығы бір болған кезде, балқытып қапталған металл көлемі, жиектердің біржақты қиғаштығына қарағанда 2 есеге дерлік кем, бұл ретте екіжақты қиғаштықпен пісіру аз шалыстанулармен және қалдық кернеулермен сипатталады.

қалыңдығы төмен (3 мм дейін) металдарды, үшкілдерді, қаптамаларды, құбыржолдық муфталарды т.б. пісіру барысында пайдаланады. Үлкен қалыңдықтағы металдарды пісіру барысында қосылыстардың бұл түрін пайдалануға ұсынылмайды, өйткені ол бұйымдардың шалыстануын туындатады және оларда сызаттардың түзілуіне алып келе алады. Айқас қосылыстар жиектерін арнайы өңдеуді талап етпейді (кесіп қысқартудан басқа). Мұндай қосылыстарда табақтарды мүмкіндігінше екі жақтан пісіру ұсынылады. Бұйымды құрастыру және парақтарды дайындау айқас пісіру барысында қарапайымдыландырылады, алайда негізгі және қосым металдардың шығыны аралық пісіру барысындағыға қарағанда көбірек. Ауыспалы және соққылық жүктемелер барысында айқас қосылыстар, түйістікке қарағанда, беріктігі төмен.

Таврлық қосылыстар (4.1, е, ж сурет) шектеулі пайдаланылымда, өйткені оларды орындау барысында металды қарқынды қыздырып отыру талап етіледі. Бұдан басқа, қосылыстардың бұл түрі бұйымдардың шалыстануын тудырады. Таврлық қосылыстарды қалыңдығы аз бұйымдар пісіруде пайдаланады, жиектерін қиғаштаусыз орындалады және бұрыштық жіктермен пісіріледі.

Қапталды қосылыстар (4.1, з сурет) қалыңдығы аз бөлшектерді қосу үшін, құбыржолдарды дайындау және жалғау барысында пайдаланады.

Бұрыштық қосылыстар (4.1, и сурет) жауапсыз мақсаттағы ыдыстарды, фланецерді, құбыржолдарды пісіруде қолданылады.

а        б        в        г а

б

в

г

| 118

a        б        в        г

а

б

в

г

аз        қалыңдықты        металдарды        пісіруде        көмкермесі        бар        бұрыштық қосылыстарды және қосындылық материалды пайдалануға болады.

пісіру жіктері болады. Пісіру үрдісіндеде кеңістікте орналасуы бойынша пісіру жіктерін (4.2 сурет)

(г) деп бөледі. Пісіру жігін қалыптастыру және қосылыстарды түзуге арналған ең үздік жағдайлар төменгі күйде пісіру барысында орнайды, сондықтан да кеңістіктегі өзге күйлерді тек ерекше жағдайларда ғана пайдаланған жөн. Әрекет ететін күшке қатысты орналасуы бойынша жіктерді күштің әрекет ету бағытына параллель орналасқан

Көлденең қима бейіні және дөңестік дәрежесі бойынша жәктер қалыпты, дөңес және ойыс бола алады (4.4 сурет). Қалыпты жағдайларда дөңес және қалыпты жіктерді пайдаланады, ойыс жіктер — көбіне көп іліндіру кезінде пайдаланылады. Балқытып қапталған қабаттар саны бойынша жіктер бірқабаты және көпқабатты (4.5 сурет); ұзындығы бойынша — үздіксіз және үзік-үзік болып бөлінеді (4.6 сурет).

а        б        в

Бөлшектерді пісіруге дайындау . Пісірілетін бұйымның жиектерін және оларға жапсарлас жатқан ені 20... 30 мм аймақты отқабыршақтан, тоттан және басқа да ластардан тазарту керек. Жиектерді отқабыршақтан, бояудан және басқа да ластанулардан механикалық тәсілмен немесе химиялық өңдеумен тазалайды. Соңғы тәсілді негізінен түсті  металдар мен қорытпалар үшін пайдаланады. Негізгі металл бетінде ластанулардың болуы жікте шалапісірілімдердің, газ және қож қоспаларының түзілуіне алып келуі мүмкін. Сериялық өндіріс жағдайларында жиектерді механикалық өңдейді (мысалы, жоңғылау немесе сүргілеу білдегінде), дара бөлшектер үшін — қолмен (пневмокескішпен, қашаутаспен немесе егеуқұм шеңберімен).

Қалыңдығы әр түрлі бөлшектерді аралық пісірудеқалыңдығы үлкен бөлшекті S і неғұрлым жұқа бөлшек қалыңдығы S алынғанша өңдейді (4.7 сурет). Бұнымен олардың пісіру барысындағы бір мезгілде балқуы қамтамасыз етіледі. Қалыңдығы үлкен бөлшекті біртіндеп жіңішкелеу

| 120

70°

қиғаштық ұзындығы; с

S)] ұзындығында орындала алады. Егер қосылатын элементтер қалыңдығының айырмасы жұқа бөлшектің қалыңдығынан 30

% аспайтын болса, (5 мм артық емес) , қалыңдығы үлкен бөлшекті алдын ала жіңішкелеусіз түйіс жіктерін пайдалануға жол беріледі. Пісірілетін бөлшектерді шама келгенше арнайы жабдықтарда жинау керек және пісіру үрдісінде олардың дұрыс орналастырылуын қамтамасыз ету үшін қысқа жіктермен іліністірукерек. Іліндіруді негізгі пісіру орындалатын режимдерде орындайды. Іліндірудің ұзындығы және олардың арасындағы арақашықтық пісірілетін металдың қасиеттеріне және қалыңдығына, сондай-ақ жік ұзындығына байланысты болады. Жұқа металдан орындалған кішігірім тораптарды пісіру барысында іліндіру ұзындығы 5 мм артық болмайды, ал олардың арасындағы арақашықтық 50... 100 мм. Маңызды қалыңдықтағы металды пісіруде және жік ұзындығы үлкен болғанда жекелеген іліндірудің ұзындығы 20...30 мм дейін жете алады, ал олардың арасындағы арақашықтық — 300...500 мм. Іліну жеріндегі жік биіктігі (қалыңдығы) негізгі металл қалыңдығының 0,5...0,7 құрауы тиіс. Ілінулер салынған жерлерде металдың толық пісірімін қадағалап отыру керек, өйткені пісіру барысында олар бүкіл қалыңдыққа балқымауы мүмкін. Ілінулерді салу тәртібі негізгі металл қалыңдығына және жік ұзындығына байланысты болады. Шалыстыруды болдырмау үшін үлкен ұзындық қосылыстарын әдетте белгілі бір сұлба бойынша іліндіреді (4.8 сурет). Пісіру режимі пісірілетін металдың түріне, сыртауқым өлшемдеріне және бұйымның пішініне байланысты болады. Пісіру тәсілі металл қалыңдығымен, кеңістіктегі жік күйімен және т.б. анықталады. Жанарғының қозғалыс бағытына байланысты газбен пісірудің екі тәсілі болады — сол және оң. Көбіне жиі қолданыдатын с

ол тәсіл барысында (4.9, а сурет) жанарғы жалынын әлі пісірілмеген металл жиектеріне бағыттайды,

10 мм кем емес

1        4        2        1        3        5

4        6        3        7        5

a б а

б

ал қосымдық сымды жалынның алдына орналастырады. Пісіру ваннасының біркелкі қызуы және жанарғы мен сымға орын ауыстыруы үшін жанарғының бір бағытқа қозғалуы барысында сым қарама-қарсы жаққа қозғалатындай дәрежеде, тербелістік қозғалыстарды жікке көлденең береді. Сол тәсілді қалыңдығы аз металдарды (4...5 мм дейін), сондай-ақ салыстырмалы төмен балқу температурасы бар металдарды пісіруде пайдаланған мақсатқа лайықты (4...5 мм дейін). Сол тәсіл барысында жік металының үздік қалыптасуы қамтамасыз етіледі.

) жалынды пісірілген жік бөлігінен бағыттайды, ал сымды, оның ұшын балқытылған металл ваннасынан шығармастан, серіппе бойымен жалыннан кейін орналастырады. Жанарғыны тура сызықпен орналастырады. Көлденең тербелістерді жанарғыға тек пісірудің оң тәсілі барысында ғана береді. Пісірудің оң тәсілін пайдалану жалын жылуын мейлінше толық пайдалану есебінен газдың үлестік шығынын бір мезгілде төмендетуде үрдіс өнімділігін арттырады, сондай-ақ қыздырудың үлкен шоғырлануы салдарынан металдың шалыстануын азайтады.

а — сол; б

| 122

Қосымдық сым механикалық қасиеттері мен химиялық құрамы бойынша негізгі металға сәйкес болуы тиіс. Қосымдық сымның диаметрі d таңдалған пісіру тәсіліне және негізгі металдың қалыңдығына S байланысты болады. Пісірудің оң тәсілі үшін d= S/2; сол тәсіл үшін — d= S/2 + 1.

болып табылады, ол жалынның қажетті қуаттылығын қамтамасыз етеді. Жалынның қуаттылығы пісірілетін металдың қалыңдығына және оның жылуфизикалық қасиеттеріне байланысты мына формула бойынша анықталады

Пісірілетін металдың 1 мм қалыңдығына ацетилен шығынының үлестік жылу коэффициенті 4.1 кесте бойынша анықталады. Ұштықтың тікелей нөмірін инжекторлы жанарғылардың техникалық сипаттамалары берілген

4.2 кесте бойынша белгілейді (МЕМСТ 1077 — 79Е).

Пісіру жігінің сапасына және геометриялық параметрлеріне әсер ететін газбен пісірудің қосымша параметрлері - пісіру жылдамдығы, жалын түрі, жалын ядросынан пісіру ваннасының түбіне дейінгі арақашықтық болып табылады.

Пісіру жылдамдығын қажетінше өзгерту керек, өйткені өзгермейтін пісіру жылдамдығы барысында металды қатты қызыдырып жіберуге немесе тіпті күйдіріп алуға және күйікке шалынуға болады.

Жалын түрі сондай-ақ пісіру режиміне әсер етеді. Пісіру үрдісінде қалыпты жалын уақыт өткен сайын жанарғылардың құрылымдық ерекшеліктері салдарынан қышқылдандырғышқа ауысады. Нақты жағдайда жалындағы артық оттегі керек емес болуы мүмкін, сондықтан да пісіруші қажеттілік шегіне қарай, ацетилендік бұранданы саусақпен реттей отырып, жанғыш газдың берілуін арттырады. Жұмыс үрдісінде маман емес адам үшін байқалмайды дерлік.

Ұштықтың еңіс бұрышы металл қызуына байланысты өзгеріп отырады. Ол жалын қуаттылығының қосымша факторы болып табылады. Ваннаның пішінін (ойыстығын немесе дөңестігін) бағалай отырып, пісіруші бұрышты өзгерту туралы бір сәтте шешім қабылдайды. Кейде мейлінше тура бағалау үшін ол бір сәтке жалынды пісіру ваннасынан алып кетеді. Жанарғы мундштугінің еңісі пісіру үрдісінде өзгере алады. Алғашқы пісіру сәтінде металдың жақсы қыздырылуы үшін және пісіру ваннасының тез түзілуі үшін

4.1 кесте. 1 мм-ге ацетилен шы ғ

ыныны ң ү

лесік коэффициенті

Пісірілетін

н

болат

Үлестік шығын, дм

о со

4.2 кесте. Инжекторлы жанар ғ

ыларды ң

техникалы қ

сипаттамалары

1.2 2.4 4.7

Ацетилен шығыны, дм

еңіс бұрышын кішігірім етіп орнатады (80...90°); пісіру үрдісінде бұрыш пісірілетін металдың қалыңдығына және түріне сәйкес болуы тиіс (4.10 сурет).

Жалын ядросының ұшынан пісіру ваннасының түбіне дейінгі арақашықтық тұрақты болуы тиіс. Ядро ұшын балқытылған металл ваннасына тигізуге болмайды, өйткені бұл ретте балқытпа көміртегімен қанығатын болады. Алау ядросының ұшынан пісіру ваннасының түбіне дейінгі арақашықтық ядро ұзындығына жақын тең немесе болмашы аз болуы тиіс. Пісіру сымы жұмысшы (қалпына келтіруші) аймақта немесе пісіру ваннасының шетінде болуы тиіс.

| 124

Пісірілетін металл қ алы ң ды ғ ы

металл

Шойын

Жез

Мырыш

135.175

о со

Ұштық нөмірі

17.

.50

Более 50

.11 11.

.7 000

1 800.

750.

1 650

2 000.

0,03 .1