Оқулық

6-басылым, стереотиптік

КБЖ 4-03ші 723 4-467

Бұл кітап Қазақстан Республикасының Білім жəне ғылым министрлігі жəне «Кəсіпқор» холдингі» КЕАҚ арасында жасалған шартқа сəйкес «ТжКБ жүйесі үшін шетел әдебиетін сатып алуды және 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

; И.Г.Макаров атындағы Мәскеу автомобиль құрылысы колледжінің мамандандырылған пәндердің аға оқытушысы

мекемелерінің студенттеріне арналған оқулық / А.А.Черепахин. — 6-басылым, стер. — М.: «Академия» баспа орталығы, 2016. — 272 б.

Авиациялық өнеркәсіп және автомобиль құрылысында қолданылатын қазіргі заманғы конструкциялық және аспаптық материалдары қарастырылды. Конструкциялық материалдарды өндіру және өңдеудің негізгі әдістері баяндалды. Машиналар бөлшектерінің технологиялық конструкциясын таңдау, дайындамаларды өңдеудің нақты әдістері, технологиялық жарақтары және құралдары, өңдеудің технологиялық режимдері бойынша практикалық ұсыныстар берілген.

Орташа кәсіби білім беру мекемелерінің студенттеріне арналған.

КБЖ 4-03ші723

© Рәсімдеу. «Академия» баспа орталығы, 2008

«Материалдарды өңдеу технологиясы» курсы – дайындаманы алудан бастап дайын бұйымға дейін материалдарды қайта өңдеу әдістері туралы кешендік  пән. Зерттелетін курстың бағдарлама көлемінде өнеркәсіпте кеңінен таралған құйма, қысымды өңдеу, электр физикалық және электр химиялық әдістермен машина бөлшектерінің сыртқы пішінін қалпына келтірудің үдемелі әдістері қарастырылған Баяндалған материалдың көп бөлігі әртүрлі топтағы металл кесетін білдектерде дайындамаларды кесу және өңдеудің негізгі теориясына арналған. Оқулықта металл және бейметалл конструкциялық және аспапты материалдарды қолдану саласы мен қасиеттері туралы мәліметтер ұсынылған

КОНСТРУКЦИЯЛЫҚ МАТЕРИАЛДАРДЫ ӨНДІРУДІҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

Машина бөлшектерін дайындау үшін қасиеттері әртүрлі, жоғары жүктеме және сыртқы теріс температуралар кезінде, әсіресе агрессивті немесе түрпілі ортада жұмыс істей алатын материалдар қажет. Құрастыру кезінде металдарды немесе қорытпаларды дұрыс таңдау, технологиялық қайта өңдеудің оңтайлы әдістерін таңдау (дайындалған операциялардан механикалық өңдеуге дейін), әртүрлі пайдалану жағдайында бұйымның әрекеті таңдалатын конструкциялық материалдардың қасиетімен анықталады, бұл материалдар олардың негізгі қасиеттеріне және ішкі құрылымына байланысты. Материалдың химиялық құрамының оның ішкі құрылымына және қасиетіне әсері «Материалтану» курсында анығырақ қарастырылады.

Материалдардың механикалық қасиеттері олардың жүктелген сыртқы жүктеме әсеріне әрекетін анықтайды. Механикалық қасиеттерге мыналар жатады: беріктілік — материалдың белгілі бір жағдайда және шекте бұзылмай сол немесе басқа әсерлерді қабылдау қасиеті; иілгіштік — материалдың жүктемені алып тастағаннан кейін бастапқы пішініне келу қасиеті;

қаттылық — қатты дененің жергілікті пластикалық деформацияға кедергісі; сынғыштық — материалдың біршама пластикалық деформациядан кейін бұзылуы қасиеті; тұтқырлық — материалдың оның деформациясы кезінде денеге берілетін механикалық энергиясын жылуға қайтымсыз айналдыру қасиеті; тозғыштық — материалдың сыртқы үйкеліс әсерінен сыртқы бұзушылыққа немесе зақымдалуға ұшырау қасиеті; төзімділік — материалдың бұзылмай көптеген қайталанатын ауыспалы ауыртпалықтарға төзу; қажу — материалдың оның үдемелі бұзылысына алып келетін көптеген жүктеме нәтижесінде механикалық және физикалық өзгеруі; сырғыштық — тұрақты жүктеме немесе механикалық ауыртпалық әсерінен материалдың үздіксіз баяу пластикалық деформациялануы. Беріктік параметрлердің сандық сипаттамалары стандартты сынаулармен анықталады, олардың ішінде мыналарды бөліп көрсетуге болады: созылу, қысылу, майысу, айналуға арналған статикалық; соққы тұтқырлыққа, циклдік жүктемеде қажуға арналған динамикалық; технологиялық.

Статикалық сынау жүктеменің баяу өсуі кезінде жүзеге асырылады. Сынаудың негізгі түрі созылуға сынау болып табылады (МЕМСТ 1497-84), ол материалдың беріктігін және оның иілгіштік және пластикалық деформацияға бейімділігін анықтауға мүмкіндік береді. Сынау кезінде арнайы созу машинасында стандартты үлгіні созады. Машина созылу диаграммасын автоматты жазу үшін арналған аспаппен жабдықталған (1.1 сур.). Алынған график бойынша үлгіні деформациялаудың әртүрлі жағдайында кернеу мәнін анықтайды:

σ = F/A

мұнда

Пропорционалдық шегі о пц

жері материалдың иілгіштік деформация шегін, яғни, оны шешкеннен кейін үлгі бастапқы қалпына келетін деформацияны көрсетеді; σ пц =

m

j

max

Тұрақсыздық шегі σт — ең аз кернеу, мұнда үлгінің қалған созылуы оның есеп ұзындығы 0,2 % жетеді; σт = FT/A0.

Р нүктесі үлгінің пластикалық деформациясының басталуын көрсетеді. Уақытша кедергі σв — кернеу, аса үлкен жүктемеге Fmax, сәйкес келеді, үлгінің бұзылуын тудырады. Үзілген жердің нақты кедергісі – кернеу, Fj,.^ жүктеменің үзілген жердегі үлгінің бойлық қимасының нақты ауданына қатысымен анықталады. Үзілгеннен кейін салыстырмалы созылу δ, % — үзілгеннен кейін үлгі өсімшесінің оның бастапқы ұзындығына қатынасы.

Қаттылыққа сынау

Бринелль әдісінің мәні үлгіге мұздатылған  болат шарикті басумен негізделеді (1.2, а сур.). Алынған таңбаның диаметрі бойынша үлгінің қаттылығын анықтайды. Шарик диаметрі

өзгеріп отырады: 2,5; 5; 10 мм. Жүктеу сатылы болады: алдын ала жүктеме F0 = 80 Н; негізгі жүктеме F: 2943 Н (болат немесе шойын үлгісі); 9800 Н (алюминийден, мыстан, никельден және олардың қорытпаларынан жасалған үлгілер); 2450 Н (жұмсақ қорытпалардан жасалған үлгілер). Бринелль бойынша қаттылық төмендегідей формуламен анықталады:

2F/[π

мұнда d

Бринелль бойынша қаттылық таңбаның сәйкесінше мөлшерімен (200 НВ) немесе диаметрімен (диаметр кіші болған сайын, қаттылығы жоғары болады) белгіленеді. Қаттылық мөлшері мен уақытша кедергі арасында мынандай тәуелділік болады: болат үшін σв = 0,34НВ, мыс қорытпалары үшін σв = 0,45НВ, алюминий қорытпалары үшін σв =

1.2- сурет Үлгінің қаттылығын төмендегі әдістер бойынша анықтау сызбалары: а

б

в

d

h

h

= 0,35НВ. Бринелль әдісін қаттылығы  450 НВ артық болат үшін және қаттылығы 200 НВ артық түсті қорытпалар үшін қолдану ұсынылмайды. Роквелл әдісінің мәні (1.2, б сур.) үлгіге сүйір ұшы 120° бұрышымен алмаз ұшын (А немесе С шкаласы) немесе диаметрі 1,5875 мм (В шкаласы) болат шаригін басумен негізделеді. Басу тереңдігі h бойынша қаттылық анықталады. Жүктеу сатылы болады: алдын ала жүктеме F

= 98 Н; негізгі жүктеме F қолданылатын шкалаға байланысты (А шкаласы үшін

А шкаласы қатты қорытпаларды, қатты жұқа тақтайша материалдарын сынау үшін қолданылады; қаттылықтың шекті мәндері 70...85 HRA. C шкаласы жылулық өңдеуден өткен қорытпаларды сынау үшін қолданылады; 20.67 HRC. В шкаласы қаттылығы орташа металдарды сынау үшін қолданылады; қаттылықтың шекті мәндері 20.100 HRB. Тақтайша материалдарын, жұқа бөлшектерді сынау үшін супер-Роквелл әдісі қолданылады. Роквелл әдісіне қарағанда  берілген әдіс аз жүктемелерді қолданады: F

= 29,4 Н; F = 147; 294; 441 Н. N шкаласы бойынша қаттылықты анықтау алмаз ұшы, ал Т шкаласы бойынша болат шаригі қолданылады. Қаттылық төмендегідей формуламен анықталады:

N шкаласы үшін

Белгілену мысалы: 75 HRN 147 (қаттылық 75 бірлік, N шкаласы, жүктеме 147 Н) немесе 49 HRT 294. Виккерс әдісінің мәні (1.2, в сур.) үлгіге табаны шаршы тік төрт бұрышты алмаз пирамидасын және қарама-қарсы шектерінің арасында 136° бұрышымен басумен негізделеді. Статикалық жүктеме F = 49.980 Н әсерінен 10.60 с аралығында пирамида үлгіге енгізіледі. Қаттылық таңбаның d диагоналының өлшемі бойынша анықталады:

HV = 1,8544F/d

Әдіс қаттылықтың ең жоғарғы мәндерін (980 Н жүктеме кезінде), сол сияқты ең төменгі мәндерін (49 Н жүктеме кезінде) анықтауға мүмкіндік береді.

Динамикалық сынаулар статикалық сынауларға қарағанда жылдамдығы жоғары деформация кезінде өткізіледі. Соққы тұтқырлыққа динамикалық сынау материалдың сынғыш бұзылысына бейімділігін анықтайды және үлгінің тербелісті діңдегі керней концентраторымен

соққы бұзылысына негізделген (1.3- сурет). Табанында 6 тербелмелі жүздері 1 бар 2 тіреу орнатылған. Үлгі 4 тректерге 7 орнатылған. Жүздің көлденең ось айналасында айналу бұрышы шкалаға 3  сәйкес белгіленеді. Кері жүріс кезінде жүз қол тежегішімен 5 тежеледі Тік жүріс кезінде жүз жиналған әлеуетті энергия бөлігін жұмсай отырып үлгіні бұзады. КС соққы тұтқырлығы — үлгіні бұзу жұмысының оның бойлық қимасының ауданына қатынасы. Стандартты сынаулар үш түрле кернеу концентраторлары бар үлгілерді қолдануды қарастырады: радиусі 1 мм пропил (KCU соққы тұтқырлығы); радиусі 0,5 мм пропил (KCV соққы тұтқырлығы); қажу сынығы бар үлгі (KCT соққы тұтқырлығы).

Бақылау сұрақтары

Қара металдар және қорытпалар.

Қара металл мен қорытпаларға темір және оның негізіндегі қорытпалары (болат және шойын) жатады . Төмен пайдалану қасиеттері салдарынан темір машина жасауда қолданылмайды. Болат —құрамында 2,14% дейін көміртегі бар көп компонентті қорытпа. Шойын — құрамында 2,14 % артық көміртегі бар қорытпа.

Болат.

Құрамындағы зиянды қоспалары (күкірт және фосфор) бойынша болатты төрт топқа бөледі: А тобы — қарапайым сапалы болат, құрамындағы күкірт 0,055 % кем, фосфор 0,07 % кем (бұл болаттың ең төмен механикалық қасиеттері болады); Б тобы — сапалы болат, құрамындағы күкірт 0,035 % кем, фосфор 0,035 % кем; В тобы — жоғары сапалы болат, құрамындағы күкірт 0,025% кем, фосфор 0,025% кем; Г тобы — ерекше жоғары сапалы болат, құрамындағы күкірт  0,015 % кем, фосфор 0,015 % кем. Қолданылуы  бойынша құрылыс болаты; жалпы мақсаттағы конструкциялық болат; аспапты болат; арнайы мақсаттағы конструкциялық болат; ерекше физикалық қасиеттері бар болат; ерекше химиялық қасиеттері бар болат деп ажыратады. Ресейде болатты таңбалаудың әріптік-сандық жүйесі қабылданған. Көміртекті сапалы конструкциялық болаттар екі белгіден тұратын санымен таңбаланады, ол белгі көміртектің жүздік пайыз үлесін білдіреді, мысалы 45 болат — көміртектің құрамы 0,45 %. Көміртекті сапалы аспапты болаттар У әрпімен және көміртек құрамының он пайыз үлесін көрсететін санмен таңбаланады, мысалы У12 болат — көміртектің құрамы 1,2 %. Конструкциялық қоспалы болаттар келесідей түрде таңбаланады: болат а с

Л, а,А(Ш), мұнда а с

Дәнекерлеуді жақсарту үшін көміртек құрамы 0,22 % аспау керек. Ресейде осы болаттардың кең жолақты, сұрыпты немесе фасон прокаты, арматура, тегіс немесе оралымды профиль, шыңдалған немесе қалыптама түрінде 28 таңба шығарылады. Жақсартылған болаттар  (хроммен, марганецпен, кремниймен, никельмен, молибденмен, ванадиймен, вольфраммен қоспалау) суарғаннан және жұмсартқаннан кейін қолданылады. Оларда жоғары тұтқырлық және тұрақсыздық шегі болады, ол өтпелі шынықтыру деңгейін және ұсақ түйірлі құрылыммен қамтамасыз етіледі. Болаттар иінді біліктерді, тісті дөңгелектерді, шатундарды, цилиндр гильзаларын дайындау үшін қолданылады. Цементтелген болаттар (хроммен, вольфраммен, никельмен, магниймен қоспалау) құрамында 0,1...0,3% көміртегі болады; олар жоғары қаттылық және сыртқы қабатының тозуға төзімділігі, жоғары беріктілік және тұтқырлық қасиетіне ие, цементтеуді және нитроцементтеуді жақсы қабылдайды. Цементтеуден кейін болаттар екі есе суарылады және төмен жұмсартуға шалдығады. Нәтижесінде сыртқы қабаты 60.64 HRC қаттылығына ие болады. Осы болаттардан жұдырықшалы муфталар, жұдырықшалар, тісті дөңгелектер, піспекті тістер, иінді және тарату біліктері дайындалады. Автоматты болаттар (А12—АС14ХГН) дайындамаларды металл кесетін білдектерде автоматты циклмен өңдеу кезінде қолданылады. Әдетте болаттарды қайрау үшін ағызу өзекшесі (үзілмейтін лента түрінде) пайда болады, оны білдектің автоматты циклінде алу қиын болады. Автоматты болаттарда өзекшенің ұсақталуын тудыратын марганец сульфатын нәзік қосуға болады. Бұл болаттар  метиздерді, тығындарды дайындау үшін қолданады (бұрандалар, сомындар, түйреуіштер, бұрандамалар). Мойынтірек болаттар (ШХ6 —ШХ15СГ болат) МЕМСТ 801 — 78* бойынша шығарылады. Суару және жеткіліксіз жұмсарту кезінде болаттың бірқалыпты шашыраған дисперстік FeC

, Cr

карбидтері бар жасырын кристалды мартенсит құрылымы болады, бұл 62.65 HRC қаттылығын және жоғары тозуға төзімділігін анықтайды. Болаттар тербеліс мойынтірегін, тіреуіш механизмдерін, роликтерді, машиналар тістерін дайындау үшін қолданады. Рессоралы – серіппелі болаттардың  (кремниймен, марганецпен, хроммен, вольфраммен, ванадиймен, никельмен қоспалау) жоғары иілгіштік шегі және төзімділік шегі болады. Бұл болаттардан серіппелер және рессоралар дайындалады. Кейбір кеңінен қолданылатын болаттардың механикалық қасиеттері 1.1 кестесінде келтірілген.

Шойын.

Шойында көміртегі байланған және бос қалпында болады. Шойынның жоғары қаттылық, созуға төмен беріктілік шегі болады. Эвтектиканың болуы оның жақсы құю қасиетімен, ал бос графиттердің болуы жақсы демпфирлеу қасиетімен негізделеді. Машина жасауда жиірек сұр, беріктігі жоғары және (сирек) созылмалы шойыннан жасалған құймалар қолданылады.

σв МПа σт МПа

δ, %

Дұрыстағаннан кейін

Төмен қоспалы

Жақсартылғаннан кейін

Цементтелген

ты

Жылулық өңдеусіз

Дұрыстағаннан кейін

Сұр шойынның пластина түрінде бос көміртегісі болады. МЕМСТ 1412 — 85 бойынша сұр шойын созылуға беріктілік шегін көрсететін санмен белгіленеді, мысалы, СЧ21 — σ в = 210 МПа. СЧ10 және СЧ15 таңбалы шойындардың ең төмен созылуға беріктілік шегі болады, жауаптылығы аз бөлшектер үшін қолданылады. СЧ21 — СЧ35 таңбалы перлитті шойындардың беріктілігі жоғары болады (құрамында көміртегі ұсақ, бірқалыпты шашылған пластина түрінде болады). Олар жоғары жүктемеде және жоғары тозу жағдайында жұмыс істейтін бұйымдар үшін қолданылады. Беріктігі жоғары шойынның шар тәріздес қоспасы бар бос көміртегі болады, олар металл негізін барынша төмен әлсіретеді; сондықтан шойынның берілген түрі созылуға беріктілігінің жоғары шегі болады. МЕМСТ 7293 — 85 бойынша беріктігі жоғары шойын созылуға беріктік шегін көрсететін санмен белгіленеді, мысалы, ВЧ100 — σ в = 1000 МПа. МЕМСТ 7293 — 85 ойынша таңбалауға салыстырмалы созу көрсеткішін қосуға рұқсат етілген, мысалы,  ВЧ70-2 — σ в = 700 МПа, 5 = 2 %. Беріктікті арттыру үшін және шойынға арнайы қасиеттерді (ыстыққа төзімділік, шіруге төзімділік) қостау үшін оларды хроммен, никельмен, титанмен, марганецпен, мыспен, алюминиймен, қорғасынмен қоспалайды және босаңдатуға, суаруға, жұмсартуға шалдықтырады. Беріктігі жоғары шойындар машина жасауда жауапты бұйымдар үшін (мойынтірек корпустары, мойынтіректер, иінді біліктер, цилиндр блоктарының басы және т.б.)  қолданылады. Созылмалы шойынды ақ шойынды ұзақ уақыт босаңдату арқылы алады. Онымен қоса тек жұқа қабырғалы (50 мм дейін) құймаларды қолданады. Созылмалы шойынның құрамында бос мақта тәріздес графиті болады және қасиеті бойынша сұр және беріктігі жоғары шойындардың арасында аралық орынды иеленеді. МЕМСТ 1215 — 79* бойынша созылмалы шойын екі санмен: созылуға беріктік шегі және салыстырмалы созылумен белгіленеді, мысалы КЧ35-10 — σ в = 350 МПа, δ = 10%. Созылмалы шойын жеткілікті иілімді болып келеді, бірақ оны соқпайды. Машина жасауда созылмалы шойын болатты алмастырғыш ретінде тісті дөңгелектерді, жұлдызшаларды, тізбектер тармақшаларын дайындау кезінде қолданады.

Түсті металдар және қорытпалар.

Түсті қорытпалар таңбалары оның бір мәнділігі еместігі салдарынан қиындық тудырады. Титан, мырыш және магний негізіндегі қорытпалар арнайы қорытпалар тобына жатады, сондықтан олардың түпнұсқалы әріптік-сандық таңбасы болады. бірінші орынға қорытпа түрінің әріптік белгісін қояды (ВТ немесе ОТ — титандық, МЛ — магний құймасы, МА — магний деформациясы, Ц — мырыштық), екінші орында қорытпаның реттік нөмірі тұрады. Қалған қорытпалардың қазіргі заманғы және дәстүрлі таңбалары болады. Қазіргі заманғы таңбалануы болат қоспаларының таңбалануы ұқсас: бірінші орында қорытпаның әріптік белгісі тұрады  (Л — жез, Бр — қола, Н — мыс – никель қорытпалары, Б — баббиттер; алюминий қорытпалары: АЛ — құйма, АК — соғушы, Д — дуралюмин, АВ —жоғары берікті). Содан кейін қоспалы компоненттің әріптік белгісі және оның орташа пайыздық құрамы тұрады. Қоспалы компонент оның орысша атауының бірінші әрпі бойынша белгіленеді (А — алюминий, Ж — темір, К — кремний, Мц — марганец, Н — никель, О — қалайы, С — қорғасын және т.б.). 2000 ж. дейін шығарылған техникалық құжаттамаларда және техникалық әдебиеттерде негізінен дәстүрлі таңбалауды қолданады, сондықтан одан әрі соны қолданамыз.

в тығыздыққа қатынасы) және коррозиялық төзімділігі болады.  Алюминиймен, қалайымен, марганецпен, хроммен және ванадиймен қоспаланған қорытпалар кеңінен таралған. Өнеркәсіппен шығарылған.

σ в

кДж/м

Жартылай фабрикат түрі

750...950

Құймалар, профильдер, соғылмалар

800... 1000

Табақтар, профильдер, құбырлар

700...900

Табақтар, тілкем, ленталар

950... 1700

Соғылмалар, табақтар, құбырлар

900...1050

Соғылмалар

1050...1250

Соғылмалар

орташа қоспалы болаттардың сипаттамасына жақын салыстырмалы үлкен беріктігімен ажыратылады. Алюминий қорытпалары құйма және деформациялы болып бөлінеді. Құйма қорытпалардың жақсы құйма қасиеттері (жоғары сұйықтық аққыштығы, аз шөгуі) болады, кесумен жақсы өңделеді. Деформациялы қорытпалар қанағаттарлықтай созылмалы болады, қорытпалардың көп бөлігінің беріктігі жылулық өңдеумен арттырылады, жоғары коррозиялық төзімділігі болады, кесумен жақсы өңделеді. Дәстүрлі таңбалау қорытпаның әріптік белгісін, оның реттік нөмірін және жеткізу күйінің әріптік белгісін қамтиды (М — жұмсақ, Н — берік, П — жартылай берік). Кейбір қорытпалардың негізгі қасиеттері 1.3 кестесінде келтірілген.

Мыс негізіндегі қорытпалардың жоғары механикалық қасиеттері болады, тозуға және коррозияға жақсы төзеді. Құйма және деформациялы мыс қорытпаларын ажыратады. Қоспа құрамы бойынша жез (негізгі қоспа компоненті мырыш), қола және мыс-никель қорытпаларын ажыратады. Дәстүрлі таңбалануы келесідей болады. Жез Л әрпімен, қола – Бр әрпімен белгіленеді. Жезде Л әрпінен кейін қоспа компоненттердің әріптік белгілері көрсетіледі, содан кейін мыстың массалық пайыздық құрамы қойылады, одан әрі қатарымен қоспа компоненттердің массалық пайыздық құрамы жазылады, қалғанында  мырыш құрамы көрсетіледі. Мысалы, ЛМцЖ55-3-1 — жез, мыс — 55 %, марганец — 3 %, темір 1 %, қалғаны — цинк. Құйма жезде кейде мыс көрсетілмейді, компонент құрамы бірден оның белгісінен кейін қойылады, мысалы, ЛЦ30А3 — құйма жез, мырыш — 30 %, алюминйи — 3 %, қалғаны — мыс.

Sі

Фланецтер, картерлер, піспектер

Cu

Mg

Ашалар, кронштейндер

Қоспа с в

Cu, Mg, Mn

Cu, Mg, Mn

Cu, Mg, Mn, Sі

Авиаль

Cu, Mg, Mn, Zn, Cr

Беріктігі жоғары қорытпа

Cu, Mg, Mn, Sі

Cu, Mg, Mn, Sі

Созылмалы қорытпа

Cu, Mg, Sі, Fe, Nі

Ыстыққа төзімді қорытпа

Cu, Sі, Fe, Nі

Ескерту .

Д — дуралюмин; А — техникалық  алюминий (алюминий қорытпасы), K — созылмалы, В — беріктігі жоғары, Л — құйма.

Қолада Бр әрпінен кейін қоспа компоненттерінің әріптік белгілері, содан кейін қоспа компоненттердің массалық пайыздық құрамы жазылады, қалғанында  мыс құрамы көрсетіледі. Мысалы: БрОцС4-4-2,5 — қола, қалайы — 4%, мырыш— 4%, кремний — 2,5 %, қалғаны — мыс. Құйма қолада компонент құрамы бірден оның белгісінен кейін қойылады, мысалы БрО4Ц4С17 — құйма қола, қалайы — 4 %, мырыш — 4 %, кремний — 17 %, қалғаны - мыс.

сырғыма мойынтіректерге құю үшін қолданылады. Олардың үйкеліс коэффициенті төмен болады, олар жеткілікті иілгіш және берік болу керек, бірақ олардың беріктігі мойынтіректерде орнатылған біліктерден аспауы керек. Қалайы және қорғасын (баббиттер), мыс, алюминий, мырыш негізіндегі қорытпалар қолданылады. Баббиттер Б әрпімен белгіленеді, одан әрі қалайының пайыздық құрамын көрсететін саны немесе қорытпаға кіретін арнайы элементті сипаттайтын әріп қойылады, мысалы Б83 қорытпасы құрамында 83 %

с в

Тілмелер, шыбықшалар, ұсақ соғылмалар

Бұрандамалар, қалақшалар

Үйкеліске қарсы бөлшектер

Ерекше жүктелген машиналар мойынтіректері

Орташа  жүктелген машиналар мойынтіректері

Трактор қозғалтқыштарына арналған мойынтіректер

Аз  жүктелген машиналар мойынтіректері

1000 М Па дейінгі жүктеме кезіндегі ауыр жүктелген мойынтіректер

қалайы болады, БТ — теллур, БН — никель, БК2 — кальций. Б83, Б89 қорытпаларының негізі қалайы, БН, БТ, Б6, БКА, БК2 қорытпаларында — қорғасын. Баббиттерді қолдану аясы 1.5 кестесінде келтірілген. Жоғары қысымда (1000 МПа артық) жұмыс істейтін мойынтіректер ішпектерін дайындау үшін қорғасын қоласын (мысалы, БрС30), қалайы және мыс (АО3-1, АО9-2, АО20-1), никель (АН2,5) қосылған алюминий қорытпалары, алюминий және мыс қосылған мырыш қорытпалары (ЦАМ10-5, ЦАМ9,5-1,5) қолданылады.

Бақылау сұрақтары

Композициялық материал байлау заттары (матрицалар) көмегімен бірыңғай композицияға жалғанған талшықты немесе дисперстік бөлшектерді (толтырғышты) білдіреді. Толтырғыш матрицада ерімеу керек. Матрица ретінде жиірек түсті металлдар немесе олардың қорытпалары қолданылады. Толтырғыш түйіршікті (1.4 а- сурет) немесе талшықты (1.4 б, в- сурет) болады.

табылады. Арматура әрекеттерінің механизмдері бойынша келесідей талшықты композициялық материалдарды ажыратады:

дискреттік (1.4 б -сурет) — талшық ұзындығының оның 10... 10

диаметріне қатынасы; бұл қатынас үлкен болған сайын орнығу дәрежесі жоғары болады. Дискреттік талшықтар матрицада  былығып орналасқан; үздіксіз талшықтары бар материалдар (1.4, в -сурет қараңыз). Толтырғыш талшықтарын төсеу қабаттас үздіксіз (1.4 г -сурет), тоқылған (1.4, д сур.) немесе көлемді (1.4 е, ж -сурет) болады. Қарапайым қорытпалардың КМВ жоғары беріктік көрсеткіштерімен, сынудың пайда болуына бейімділігінің төмен болуымен және жоғары салыстырмалы беріктікпен (берік көрсеткіштердің тығыздыққа қатынасы) ерекшеленеді. КМВ беріктігі талшықтар қасиеттерімен анықталады, матрица талшықты жалғау керек және олардың арасына кернеуді тарату керек. Онымен қоса, КМВ механикалық қасиеттері талшықтар бойында көлденеңге қарағанда көбірек қалады. КМВ аз созылмалы. Алайда КМВ сынықтардың таралу жылдамдығы төмен және олардың аяқ астынан сынуы тіпті болмайды деуге болады. КМВ ерекшелігі уақытта босаңсудың төмен жылдамдығы болып табылады. КМВ негізгі кемшілігі қабат аралығындағы жылжуға кедергісінің төмен болуы болып табылады; бұл кедергі көлемді төсемі бар КМВ барынша жоғары болады.

Алюминий және магний КМВ үшін бор (о в

= 2500.3500 МПа,

380.420 ГПа), көміртекті (о в

= 1400.3500 МПа, Е = 160.450 ГПа), кремний карбидінен жасалған (о в = 2500.3500 МПа, Е = 450 ГПа), қиын балқитын металлдардың карбидтерінен, нитридтерінен және оксидтерінен жасалған, беріктігі жоғары болаттардан жасалған талшықтар қолданылады. Титан және оның қорытпалар арматурасы үшін молибден сымдарын, сапфир талшықтарын, кремний карбидін, титан борын қолданады. Ыстыққа төзімді никель КМВ үшін вольфрам немесе молибден сымынан жасалған талшықтар қолданады. Кейбір КМВ қасиеттері 1.6 кестеде келтірілген.

σ м МПа σ -1

, МПа

Алюминий — көміртегі (ВКУ-1)

Бор — алюминий (ВКА-1А)

Бор — магний (ВКМ-1)

Алюминий — болат ( КАС- 1А)

Дисперстік орнығу композициялық материалдар.

КМВ қарағанда дисперстік орнығу композициялық материалдарда (КМД) матрица жүктеме жүктелетін негізгі материал болып табылады. Дисперстік бөлшектер (толтырғыш) матрицадағы дислокация қозғалысын тежейді. Аса оңтайлысы өлшемі 10...50 нм бөлшектердің бір қалыпты тарату болып табылады, олардың арасындағы қашықтық 100 ^ 500 нм. КМД техникада қолданылатын барлық дерлік металлдар мен қорытпалар негізінде алуға болады. Алюминий негізіндегі КМД – САП (пісірілген алюминий ұнтағы) аса кеңінен қолданылады, оның матрицасы алюминий, ал толтырғышы – алюминий оксидінің ұсақ бөлшектері (6.18%) болып табылады. Алюминий оксид құрамының өсуімен созылуға беріктік шегі артады және салыстырмалы созылу азаяды. САП механикалық сипаттамаларын салыстыру 1.7 кестеде келтірілген. САП тығыздығы алюминий тығыздығына тең. Ыстыққа төзімді ретінде никель негізіндегі (никель + 20 % хром, немесе никель + 15 % молибден, немесе никель + 20 % молибден хроммен ерітіндісі) және торий оксиді немесе гафний оксидінен тұратын толтырғышы (2.3 %) негізіндегі матрицасы бар КМД қолданылады. Мысалы, ВДУ-1 — кремний оксидімен орныққан никель,; ВДУ-2 — гафний оксидімен орныққан никель; ВД-3 — торий оксидімен орныққан никель никель + 20 % хром).

Таңба Al

құрамы % σ в

500 °С кезіндегі ұзақ беріктік), МПа

... 9

13.

.. 18

Олар қажеттілігі бойынша жоғары салыстырмалы беріктіктің жоғарғы қаттылықпен, сынудың пайда болуына бейімділігінің төмен болуымен немесе жоғары ыстыққа төзімділігімен, мысалы қаттылық элементтерін дайындау кезінде, автомобиль құрылысы немесе ауыл шаруашылық машиналар құрылысы панелін жасау кезінде, кузовтарды, рессораларды, бамперлерді жеңілдету үшін үйлесіп қолданылады .

Бақылау сұрақтары

Ұнтақты материалдар (ПМ) металл ұнтақтарын қажетті пішіндегі және өлшемдердегі бұйымға одан әрі вакуумда немесе қорғаушы атмосферада Т пд (0,75...0,8) температура кезінде біріктірумен тығыздау жолымен дайындалады, мұнда

пл

Кеуек ПМ соңғы өңдеуден кейін қалдың кеуектіліктің 10.30% сақтайды. Негізінен олар үйкеліске қарсы бөлшектерді (мойынтіректерді, ішпектерді, тығындарды) немесе сүзгілерді дайындау үшін қолданылады. Үйкеліске қарсы бөлшектер қосымша майлаусыз (тесіктердегі май немесе графиттің «булану» есебінен) жұмыс істей алады, олар оңай қосымша жұмыс істей алады, барынша жүктемені көтере алады, тозуға төзімділігі жақсы болады. Оларды темір графиттен  (1...7 % графит) немесе қола графиттен (8.10 % қалайы және 2.4 % графит) дайындайды. Темір графитті материалдардың металл негізінің перлитті құрылымы болады, бұл жоғары жылдамдықта және жүктемеде жақсы тозуға төзімділігін қамтамасыз етеді. Ұнтақты материалдар (ПМ) металл ұнтақтарын қажетті пішіндегі және өлшемдердегі бұйымға одан әрі вакуумда немесе қорғаушы атмосферада Т (0,75...0,8) температура кезінде біріктірумен тығыздау жолымен дайындалады, мұнда

пл

Қосымша жұмыс істеуді жақсарту үшін 0,8.1,0% күкірт немесе 3,5.4,0% сульфидтер қосады. Үйкеліске қарсы материалдардың механикалық қасиеттері 1.8 кестеде келтірілген. Темір және мыс негізіндегі ұнтақты материалдарды фрикциялық материалдарда (тежегіш дисктер, қаптамалар) қолданады, олардың жоғары үйкеліс коэффициенті, жоғары беріктігі, жоғары тозуға төзімділігі болу керек. ПМ үйкеліс коэффициентін жоғарлату үшін кремний, бор карбидтері, баяу балқитын оксидтерде қосады. Қатты майлау компоненті ретінде графит немесе қорғасын қолданылады. ПМ үйкеліс коэффициенті темір негізінде 0,18.0,4 (ФМК11 қорытпа), мыс негізінде — 0,17.0,25 (МК5 қорытпа) болады. Ықшам ПМ (кеуектілігі 1.3 %) көміртекті немесе болат, қола, жез, титан және алюминий қорытпалар қоспасы ұнтақтарынан алады. Таңбалауда болаттан жасалған ПМ С —болат және П — ұнтақты әріптерін қосады, таңбалаудың соңында болаттың тығыздығын пайызбен көрсетеді, мысалы, СП45Х3 -2 (ұнтақты болат, 0,45% көміртегі, 3% хром, тығыздық

МПа

Ұнтақты болаттардың механикалық қасиеттері тығыздыққа байланысты болады. 3 % жоғары тығыздық кезінде мортсынғыштық шегі артады, бірақ созылуға беріктік шегі және соққы тұтқырлығы төмендейді; сондықтан ұнтақты болатты жүктемесі аз салыстырмалы шағын күрделі бөлшектерді дайындау үшін ұсынылады. ПМ жасалған бұйымдарды алудың технологиялық тізбегі келесі негізгі үдерістерді қамтиды: ұнтақтарды алу; ұнтақты шихтаны дайындау; қысым пен біріктіруді қолданумен бөлшектер пішінін жасау. Пішін жасаудың кеңінен таралған әдісі жабық тығыздау пішіндерде одан әрі біріктірумен суық тығыздау болып табылады. Тығыздау қысымы 10... 420 Мпа құрайды. Тығыздау пішінінің жоғары құны және төзімділігі ПМ қолдану ортасын да – ірі сериялық және массалық өндірісті анықтайды.

Бақылау сұрақтары

Бейметалл материалдарына полимер материалдар (органикалық немесе бейорганикалық) материалдар жатады: пластмассалар, бейметалл негізіндегі композициялық материалдар, каучуктар және резиналар, желімдер және герметикалар, лак бояу жабындылар, әйнек, керамика. Полимерлер деп макромолекулалары көптеген құрылымдары бірдей буындардан (мономерлерден) тұратын заттарды айтады. Олардың молекулярлық салмағы 50 000... 100 000 құрайды. Сәйкесінше, полимер қасиеті тек оның химиялық құрамымен ғана емес, сонымен қатар құрылыммен, макромолекулалардан өзара орналасуымен анықталады. Макромолекулалар пішіні бойынша құйма, тармақты, тегіс ленталық, тегіс торлы, қабаттас және кеңістікті болып ажыратады (1.5, а -сурет). Созылмалы ұзын макромолекулалардың тізбек бойында беріктігі жоғары және әлсіз молекулярлық байланыстары болды, бұл олардың иілгіштігін, қызу кезінде жұмсару қасиетін және суық кезінде қатаю қасиетін қамтамасыз етеді (полиэтилен, полиамид). Тармақты молекулалар бүйір тармақтардың болуымен ажыратылады, бұл олардың тығыз қапталуына кедергі келтіреді. Тегіс ленталық молекулалар химиялық байланыспен жалғанған екі тізбектен тұрады. Олардың жоғары жылу төзімділігі және жоғары қаттылығы болады. Кеңістік молекулалар молекулалардың өзара берік химиялық байланыстармен жалғануы кезінде туындайды. Әртүрлі қалың торы бар торлы құрылым пайда болады.

1.5- сурет  Полимерлер құрылымы : а

Сирек торлы (тор көздік) молекулалар еру немесе балқу қасиетін жоғалтады, бірақ иілгіштік қасиетіне ие болады (жұмсақ резиналар). Қалың торлы молекулалар (кеңістік) қаттылығымен және жоғары жылу төзімділігімен ажыратылады. Мұндай полимерлерді конструкциялық бейметалл материалдарында қолданады. Аморфты полимерлер тізбекті молекулалардан тұрады және бумаға жиналған, олар құрылымдық элементтер болып табылады және көрші элементтерге қатысты орнын ауыстыра алады. Кейбір аморфты полимерлер шумаққа (глобульге) иірілген тізбекті молекулалардан тұрады. Мұндай құрылым төмен механикалық қасиеттер (глобуль шектері бойынша сынғыш бұзылыс) береді. Температура көтерілгенде глобульдар шашырайды, бұл материалдың механикалық қасиетін жоғарлатады. Кристалды полимерлер тек жеткілікті созылмалы макромолекулалардан тұрақты құрылымыммен пайда болады. Мұндай жағдайда бумалар ішінде кеңістік торлар пайда болуы мүмкін. Созылмалы бумалар лентаға оралады, бірнеше рет 180° бұрылады және пластиналар түзеді (1.5 б- сурет). Пластиналар бір бірімен қабаттаса отырып, дұрыс кристалдар түзеді. Қабаттасу қиындаған жағдайда сферолиттер туындайды (1.5 в -сурет), олар кристалды және аморфты аймақтардың кезектесуімен сәулелерден тұрады. Кристалды жерлер микрофибриллден тұрады (1.5 г -сурет). Қызуға қатысты полимерлер термопластикалық және термореактивті болып бөлінеді. Термопластикалық полимерлердің құйма немесе тармақталған молекулалар құрылымы болады. Қызу кезінде олар жұмсарады, балқуы мүмкін, салқындаған кезде қатаяды, бұл процесс қайтымды болып келеді. Термореактивті полимерлер бастапқы кезеңде құйма құрылымды болады. Қызу кезінде олар кеңістік құрылымның пайда болуымен жұмсарады, полимер термотұрақты қатты күйге айналады. Полимерлер құрылысының ерекшеліктерін олардың қасиеттері анықтайды. Жоғары молекулярлық салмақ газ тәріздес күйге көшуге немесе төмен тұтқырлы сұйықтықтың пайда болуына мүмкіндік бермейді. Термотұрақты полимерлер жұмсармайды. Полимерлер үш тұрақты жағдайда болуы мүмкін: шыны тәріздес, жоғары иілгіш және тұтқыр аққыш. Шыны тәріздес күй – қатты аморфты күй. Жоғары иілгіш күйі материалдың біршама жүктеме әсерінен пішіннің үлкен қайтымды өзгеру қасиетін сипаттайды. Тұтқыр аққыш тұтқыры жоғары сұйықтық күйін еске түсіреді. Полимерлердің бір нашар қасиеті бар – олар жарық, оттегі (озон), ылғал, жылу, ұзақ сақтау әсерінен «қартаяды» (өз бетімен және қайтымсыз олардың маңызды механикалық қасиеттері өзгереді). Қартаю мәні бос радикалдардың (сирек иондардың) пайда болуымен күрделі тізбекті реакцияларды білдіреді, ол құрылымын өзгертумен қосталады. Қартаю үдерістері механикалық күш әсерінен жылдамдайды.  Жоғары атмосфералық  температура және ылғал әсеріне аса төзімділер полиэтилен, политетрафторэтилен, полиамид талшықтары. Қартаюды бәсеңдету үшін полимерлерге тұрақтандырғыштар (органикалық заттар, антиоксиданттар) қосады. Мысалы, күйемен тұрақтандырылған полиэтиленнің жарамдылық мерзімі 5 жылға дейін өседі

Пластмассалар.

Пластмассаларға көп компонентті жасанды материалдар жатады, олардың ішінде міндетті компонент жалғағыш болып табылады. Жалғағыш ретінде синтетикалық шайырлар, эфирлер, целлюлоза қолданылады. Кейбір пластмассалар тек бір ғана жалғағыштан (полиэтилен, фторопласт, органикалық шыны) тұрады. Екінші компонент толықтырғыш (ұнтақ тәріздес, талшықты, органикалық және бейорганикалық торлы заттар) болып табылады. Толықтырғыштар механикалық қасиетті жоғарлатады, жартылай фабрикаттарды қысу кезінде басуды төмендеді, материалға қажетті қасиеттерді береді. Өңдеуді жеңілдету және созылғыштығын арттыру үшін пластмассаға пластификаторлар қосады (олеин қышқылы, стеарин, дибутилфторат және басқ.). Бастапқы композиция құрамында қатайтқыштар (аминдер), қатайту үдерісінің катализаторылары (пероксидтер), бояғыштар болуы мүмкін. Жалғағыш сипаты бойынша термопластикалық (теропласттар) және термореактивті пластмассалар болады. Толықтырғыш түрі бойынша келесідей пластмассаларды ажыратады: ұнтақты (карболиттер) — сүректі ұн, графит, тальк түріндегі толықтырғышы бар; талшықты — қыл-қыбыр мақта және зығырдан (талшықты),  шыны жіптерден (шыны талшықты), асбесттен (асбест талшықты) тұратын толықтырғышы бар; қабатты – табақты толықтырғышпен: қағаз беттері  (гетинакс), мақта қағаз маталар, шыны  маталар  (текстолит, шыны текстолит, асбест текстолит); газбен толған — ауа толықтырғышымен (пенопласттар, поропласттар). Пластмасса ерекшеліктері аз тығыздық, төмен жылу өткізгіштігі, үлкен жылулық кеңеюі, жақсы электр изоляциялық қасиеттер, жоғары химиялық тұрақтылық, жақсы технологиялық қасиеттер болып табылады. Пластмассаларды өңдеу әдістері олардың қасиеттерімен анықталады. Негізгілері экструзия, құйма, құйып тығыздау, вакуумдық және пневматикалық пішіндеу, біліктеу, көпірту, дәнекерлеу, ыстық шаңдату, табақтарға сүргілеу, білдектерде жоңқаларды алып тастаумен өңдеу болып табылады.

Экструзия мүштік тесігін калибрлеу арқылы балқытпаны қысып шығарумен негізделеді. Тесік қимасы бұйымның бойлық пішінін анықтайды. Берілген әдіспен әртүрлі профильдегі біліктерді, құбырларды, табақтарды, қабықшаларды алады.

Тығыздау арнайы құрылғының – пресс-форманың жабық бетінде (жылға) бұйымның пішінін жасаумен негізделеді. Ыстық және суық тығыздау деп ажыратады. Ыстық тығыздауда қызған композицияны (түйіршіктерді, шайыр сіңірілген маталарды) ысып тұрған пресс-формаға салады. Пресс-форманың жартысын қабыстырған кезде композиция жылғаның бүкіл бетіне жайылады.  Бұйымды пресс-формада қатайғанға дейін ұстайды. Композицияны және пресс-форманы қыздыру жиілігі жоғары тоқпен, бумен, ысыған сумен орындалады. Берілген әдіспен фенолоальдегидті шайыр, аминопласттар және арматуралы полиэфирлі пластиктер негізінде композицияны өңдейді. Әдіс корпустық және ұсақ бөлшектерді алу үшін қолданылады. Суық тығыздау кезінде композицияны қыздырмайды. Тығыздау 14...120 МПа қысым кезінде жасалады. Тығыздаудан кейін дайындаманы 80... 260 °С дейін қыздырады. Берілген әдіспен  асфальт қыздырғыш пластмассаларды және  фенолоальдегидті шайыр негізіндегі композицияларды алады.

кезінде композицияны балқыған күйінде пресс-форманыңжылғасына қысады, содан кейін қатайғанға дейін ұстайды. Әдіс термореактивті шайырдан және жоғары тұтқырлық термопласттардан жасалған күрделі бұйымдар алуға мүмкіндік береді (қабырғалары, бұрандалары, дөңестері, ойықтары бар бұйымдар).

Қысыммен құю кезінде композицияны балқыған күйінде пресс-форманың жылғасына қысады, содан кейін қатайғанға дейін қысыммен ұстап тұрады. Әдіс термореактивті шайырдан және жоғары тұтқырлық термопласттардан жасалған  пішіні бойынша аса күрделі бұйымдарды алуға мүмкіндік береді.

Қалыптау әдісімен термопласттардан (полистирол, полиамидтер, фторопласттар) жасалған табақты материалдар өңделеді. Бұйымның бағытталған созу әдісімен пішінін жасау пуансон және матрица арасында орнатылған қызып тұрған табаққа күш алу әсерімен орындалады. Еркін созу әдісімен пішін жасау кезінде пуансон болмайды, ал табақ матрицаға қысылады немесе артық қысым әсерімен табақтың сыртқы бетіне немесе тоқты ажырату әсерімен табақтың ішкі жағына қысылады. Көпірту салмақ көлемі кішкентай ұялы  конструкцияны алу үшін қолданады. Көпірту үшін фенолоальдегидті, мочевиноальдегидті шайырлар, полистирол, поливинилхлорид,  целлюлоза және каучук ацетаты қолданылады. Әдіс пластикке газ жіберумен (газ тәріздес толықтырғыш) негізделеді және жақсы жылу және дыбыс оқшаулау қасиетін қажет ететін бұйымдар үшін қолданылады. Жалғағышы жоқ термопласттардан жасалған дайындамаларды алу үшін ыстық ауаны қолданумен (250.300 °С) дәнекерлеу қолданылады. Сыртқы бетін тазалайды, тегістейді, заласыздандырады және бір біріне 200.300 кПа қысыммен қысады. Өзара диффузия есебінен макромолекулалар араласады. Полимерлер жиірек жабындыларды металлға, ағашқа, қағазға, пластмассаға коррозиядан, эрозиядан қорғау мақсатымен және әшкерлеу үшін жағу кезінде қолданылады. Өңделетін сыртқы бетіне сұйық композицияны жағу мүмкін болады, ол еріткіш буланған кезде кеуіп кетеді.

Қысыммен құю, экструзия, пневматикалық және вакуумдық пішін жасау, тығыздау, пісіру, дәнекерлеу

Қысыммен құю, экструзия,  вакуумдық пішін жасау , тығыздау, пісіру, дәнекерлеу

Полиформальдегид

Жиірек төсеуді ауа-ацетилен ұшқыны арқылы өтетін пластикті ыстық шаңдату әдісімен салады. Пластмассаларды механикалық өңдеу негізінен құю жолын, кенерікті, қылауды жою, жүз және тесіктер алу үшін қолданылады. Машина жасауда кейбір пластмассаларды қолдану бойынша нұсқаулар 1.9 кестеде келтірілген.

1.3 тараушығында берілген. Матрица ретінде жиірек полимер (эпоксидті, фенолформальдегидті, полиамидті және басқ.), көміртекті және керамикалық әдістер қолданылады. Нығайтқыштар ретінде шыны, көміртекті, бор, органикалық талшықтар, жіп тәріздес кристаллдар (оксидтер, боридтер карбидтер, нитридтер және т.б.) немесе металл сымдары қызмет етеді. Композиттер қасиеті композиция құрамына және компоненттер арасындағы байланыс беріктігіне байланысты. Матрица қасиеті негізінен композиттің жылжуға және қысуға беріктігін, тозуға қажуға кедергісін, нығайтқыш қасиетін – материал беріктігі мен қаттылығын анықтайды. Қабатты материалдарда байланыстырушы затпен сіңірілген талшықтар, жіптер, ленталар бір бірінен қосарлама салады. Алынған қабаттарды пластинаға жинайды. Қосарлама төсеу кезінде композит қасиеттері анизатроптылармен алынады. Талшықтарды бір-біріне бұрышпен төсеу кезінде изотропты қасиеті бар материалдарды алуға болады. Карботалшықтар (көміртекті пласттар) полимер матрицасынан және көміртекті талшық (карботалшықтар) түріндегі толықтырғыштан жасалған композицияларды білдіреді. Матрица ретінде полимерлер  (полимер карботалшықтары), пиролизге шалдыққан синтетикалық полимерлер (кокстелген карботалшықтар), пиролит көміртегі (пирокөміртекті карботалшықтар) қолданылады. Өндірісті арзандату үшін композитке шыны талшықтарын (карбошыны талшықтар) қосады. Карботалшықтар жоғары статикалық және фотоға динамикалық кедергімен ерекшеленеді, оң және теріс температураның кең диапазонында жұмыс істей алады.

1.10 -кесте Бейметалл матрицасы бар кейбір композициялық материалдарды қолдану саласы және қайта өңдеу әдістері

Механикалық өңдеу

Материал кузовты жасау кезінде, панельдерді, мойынтіректерді және т.с.с. дайындау кезінде қолданылады. Бор талшықтарда нығайтқыш ретінде бор талшықтары қолданылады. Материал қысу, жылжу, қию кезінде жоғары беріктігімен, төмен сырғыштық, жоғары қаттылығымен ерекшеленеді. Бор талшықтарынан жасалған бұйымдар авиа құрылысында қолданылады. Органикалық талшықтар синтетикалық матрица мен синтетикалық талшықтардан жасалған композицияны білдіреді. Компоненттердің механикалық параметрлері ұқсас, сондықтан компоненттердің өзара диффузиясы болады және олардың арасында химиялық реакциялар болу да мүмкін. Материалдардың уақытымен тұрақты механикалық қасиеттері болады, олар жоғары ылғалдықта және жоғары климаттық температурада жақсы жұмыс істейді. Композиттер тропикалық және субтропикалық климатта жұмыс істейтін машиналар корпусын дайындау үшін қолданылады. Машина жасауда бейметалл матрицасы бар композициялық материалдарды қолдану бойынша нұсқаулар 1.10. кестеде келтірілген.

Бақылау сұрақтары

ПІШІН ЖАСАУ ҮДЕРІСТЕРДІҢ ФИЗИКАЛЫҚ – ХИМИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

Сыртқы бетінің пішінін жасау бірнеше әдістермен жүзеге асырылады: балқытпаның құйма пішіннің (құйма) бетінде қату; сыртқы бетін пластикалық деформациялау (металлдарды қысыммен және сыртқы бетін пластикалық деформациялау әдісімен өңдеу); сыртқы бет бөліктерін бұзу (кесу).

Металдың (қорытпаның) сұйық күйінен қатты күйіне көшуі кристалдану деп аталады. Ол жүйе термодиникалық аса тұрақты күйіне аз бос энергиясымен (кристалдың бос энергиясы сұйық фазаның бос энергиясынан аз болады) көшкен жағдайда жүзеге асады. Белгілі бір температурада Т п сұйық және қатты фазалар бір уақытта болады. Кристалдаудың нақты үдерісі металлды кристалдаудың теориялық температурасынан

кр

төмен температурада қатты суыту кезінде орындалады.

п

кр өлшемі «қатты суыту дәрежесі» деп аталады. Таза металдардың әртүрлі жылдамдықпен суыту кезінде кристалдану үдерісін сипаттайтын термиялық қисықтар 2.1 суретте (v — суыту жылдамдығы; vі < v

< v

) келтірілген. Алдымен металл сұйық күйінде болғанда жүйе температурасы бір қалыпты төмендейді. Т п температураға қол жеткізген кезде суыту қисығында көлденең алаңы пайда болады, себебі жылуды қоршаған ортаға шығару кристалдау кезінде бөлінетін жасырын жылу кристалдануымен өтеледі. Кристалдану аяқталған соң температура қайта бір қалыпты төмендейді. Баяу суыту кезінде (v

жылдамдығымен) қатты суыту дәрежесі аз болады, және кристалдану кристалданудың теориялық температурасына Т кр ұқсас температурада өтеді. Суыту жылдамдығы артқан сайын суыту дәрежесі де өседі және кристалдану аса төмен температурада жүргізіледі. Сұйық металл таза болған сайын, суыту температурасы жоғары болады. Кристалдану үдерісі кристал ұрықтарының (кристалдану орталықтарының) пайда болуымен басталады және олардың саны мен мөлшерінің өсімі үдерісінде жалғасады. Суыту дәрежесі артқан сайын ұрықтар саны және кристалдандыру жылдамдығы да артады. Бірақ шекті температура өскен кезде ұрықтар өсімінің жылдамдығы және кристалдандыру жылдамдығы төмендейді. Кристалдар өсімі ұрықтарға сұйық фазадан тұратын жаңа атомдардың қосылуымен негізделеді. Кристалдандыру орталықтары (2.2 а- суреттегі қара тіктөртбұрыштар) өздігінен металдың асыра салқындауы кезінде пайда болады. Өт кішкентай ұрықтар тұрақсыз, пайда болып, олар қайтадан еріп кетеді. Суыту дәрежесі жоғары болған сайын, ұрықтар тұрақтырақ болады, олардың шекті өлшемдері төмен болады. Одан әрі ұрықтар өлшемі бойынша өседі, бір уақытта жаңалары пайда болады. Ұрықтар саны аз болғанша, кристалдар еркін өседі және дұрыс геометриялық пішінін сақтайды. Жеке кристалдардың түйісу орындарында олардың жеке шекараларының өсімі тоқтайды, олардың

2.2- сурет Металды кристалдандыру сызбалары: а

2, 3

шекаралары  бос сұйықтық бар жерде өседі. Нәтижесінде кристалдардың дұрыс геометриялық пішіні болмайды. Мұндай кристалдар кристаллиттер деп аталады. Кристалдандыру орталықтары көп болған сайын, берілген көлемде кристалдар көп түзіледі, кристалдардың нәтижелі өлшемдері кішірек болады. Алайда ұрықтар санының  пайда болу жылдамдығының төмендеу шектіден жоғары температура кезінде олардың өлшемін суыту жылдамдығымен реттеу мүмкіндігін шектейді. Түйіршіктер өлшемдерін реттеу мақсатымен жиірек балқытпаға кристалдандыру орталықтарын түзетін заттарды жасауды енгізу қолданылады (түрлену). Техникалық металдарда кристалдандыру орталықтары ретінде жиірек басқа денелерді қосу алынады (қожды қосу, пеш қаптамасының бөлшектері, метал оксидтері). Кристалдандырудың көптеген жағдайларында металлдар үлкен жылдамдықпен пайда болады (балқытпаны метал пішіндеріне құю кезінде кристалдандыру). Металды тездетіп суыту кезінде кристалдар барлық жаққа бір қалыпты өспейді. Ұрықтардың өсімі бір қалыпты жүргізілмейді. Бір осьтері бойынша өсімі (температураның аса үлкен бағытына) басқа осьтер бойынша өсімінен асып түседі, бұл құбылыс дендриттік кристалдандыру деп аталады. Чернов Д.К. дендрит өсімін сипаттай отырып (2.2 б- сурет) «кристалдандыру осьтерінің реті» түсінігін енгізді. Ұрықтың пайда болуынан кейін оның дамуы (2.2  в -сурет) аса үлкен температура градиенті бағытында (бірінші рет осьі) жүреді. Бірінші рет осьтерінің өлшемдерінің артуы бір уақытта ұзындықта және енінде де жүргізіледі. Одан әрі бірінші рет осьінен белгілі бір бұрышпен жаңа осьтер өсе бастайды, олар екінші және үшінші рет осьтері деп аталады.Аса жоғары реттің осьтерінің өсу шамасы бойынша алдында сұйық металмен толған барлық аралықтар ақырындап тола бастайды. Дендриттік кристалдандыру бәсеңдейді. Дендриттік кристалдандыру кеңістікті толтыру үшін сұйықты металл кемшілігі жағдайында, сонымен қатар қоспалар және балқытпада басқа атомдар болған кезде (нақты қорытпаларды кристалдандыру) анық көрінеді. Құйма пішіні толған кезде және кристалдандыру үдерісінің балқытпасын салқындату кезінде құйма қорытпаларына ерекше талаптар қойылады: олар жеткілікті берік, қатты, иілгіш, соққы тұтқырлықты, аз сынғыш және жақсы құйма қасиеттері болу керек. Негізгі құйма қасиеттеріне сұйықтық ағысы, газдарды сіңіру бейімділігі және осы себеп бойынша құймада газ кеуектілігінің пайда болуы; отырғызу қуыстарының, тесіктерінің, құйма кернеулерінің және сызаттардың пайда болуына шөгуі және бейімділігі; бейметалл жалғаулардың пайда болуы мен жойылуына бейімділігі, дәнекерлігі жатады.

Сұйықтық ағысы

Шөгу

Ликвация

Бақылау сұрақтары

Дененің оған салынған күш әсерінен өлшемдері мен пішіндерінің өзгеруі деформация деп аталады. Деформацияны денеге салынған сыртқы күштер, сол сияқты дененің өзінде өтетін физикалық-химиялық үдерістер туғызады. Сол немесе басқа деформация түрінің пайда болуы дененің ішіндегі кернеуге әсер етеді. Дене өлшеміне байланысты емес жүктеме мөлшерін бағалау үшін кернеу түсінігі енгізілген – ол күш әсер ететін қима ауданының бірлігіне қатысты ішкі күштер мәні. Күш

(2.3- сурет), А а ауданына салынады, әдетте оған перпендикуляр емес, сондықтан денеде дұрыс о және қатысты т кернеу пайда болады. Иілгіш және созылмалы деформацияны ажыратады. Шаршы торы бар металл деформациясын қарастырайық. Егер бастапқы кристалға (2.4,

а сур.) қатысты кернеулер әсер етсе, онда атомдардың ығысудың бастапқы моменті қатты болмайды (2.4,

деп аталады. Жүктеме өскен кезде кристалдың бір бөлігінің басқасына қатысты қайтымсыз жылжуы болуы мүмкін. (қайтымсыз немесе

Сырғыма

Дислокация

сырғыма жазықтығы бойы (2.4 д - сурет) бастапқы моменті созылмалы деформация жүреді. Одан әрі атомдар дислокация маңында (штрихталған жер) оңнан солға атом аралықтан аз қашықтыққа орын ауыстырады.

2.4- сурет Кристал деформациясының сызбалары: а

б

в

телқостық; д

Дислокация тордың түбіне орналасады, және жылжу үшін идеалды кристал деформациясына қарағанда аз энергия кетеді.

Телқосақ

телқостық жазықтығына қатысты жаңа орынға жылжуы (2.4 г -сурет қараңыз).  Сырғымаға ұқсас, телқостық дислокацияның кристал бойымен өтуді қостайды. Шекаралары орталықтанған шаршы және көлемді орталықтанған шаршы торлары бар металдарда телқостық деформацияның үлкен дәрежесінде және төмен температурада байқалады. Жартылай кристалдардың иілгіш деформациясы монокристалдар деформациясына ұқсас өтеді. Бірақ иілгіш деформацияның дамуына түйіршіктердің кеңістіктегі әртүрлі бағдарлары және түйіршіктер арасындағы шекаралардың болуы әсер етеді. Иілгіш деформация бір уақытта барлық түйіршіктерде бірдей басталмайды. Алдымен жылжу аса жағымды бағдарланған түйіршіктерде басталады (әрекет ететін күштің бағытына 30...70° бұрышпен). Деформацияның өсу шамасына қарай барлық түйіршіктер жазықтықтарының бағдары өзгереді. Үлкен иілгіш деформация кезінде жазықтықтардың басым бағдары және түйіршіктегі бағыты пайда болады (текстура). Текстураның пайда болуы поликристалдардың анизоторпты қасиетіне алып келуі мүмкін. (оның қасиеті сынау бағытына байланысты өзгереді). Жоғары емес температураларда ((0,15.0,2)

пл

тойтару атауына ие болады. Тойтару құбылысы кристал торларының ақаулар санының артуымен, сәйкесінше иілгіш деформацияның кедергісінің артуымен түсіндіріледі. Шекаралары орталықтанған шаршы торлары бар металдар көлемді орталықтанған шаршы торлары бар металдарға қарағанда қатты орнығады.

2.5 -сурет Металдар бұзылысының сызбасы: а

ab

б

Бұзылыс . Металлда оның бөліктерінің бөлінуіне алып келетін сынықтардың пайда болу және даму үдерісі бұзылыс деп аталады. Бұзылыс бір немесе бірнеше сынықтар пайда болудың, олардың даму мен ығысуының нәтижесінде жүзеге асырылады. Сынықтардың пайда болу механизмі сынғыш, сол сияқты тұтқырлы бұзылыс үшін бірдей болып келеді. Сынықтардың пайда болуы жиірек қозғалмалы дислокацияның (иілгіш деформацияның) кедергі алдында жиналуы арқылы жүзеге асырылады (түйіршіктер шекаралары, фазала шекаралары, басқа жалғаулар және т.с.с.). Кристал бөлігін бір атом аралық қашықтыққа қозғап көрейік  (2.5 а- сурет). Суреттен көрініп тұрғандай, сол жаққа кристал бөлігі қозғалып кетті. Кристалдың жоғарғы қатарларында төменгі қатарларға қарағанда бір атомға көп болып шықты. Кристалдың жоғарғы бөлігінде артық жазықтық ab (экстра-жазықтық) пайда болды. Дислокация жиналған жерде олардың экстра – жазықтықтары бірігетін (2.5 б -сурет)және олардың астында сынықтар ұрықтары пайда болатын (штрихталған жер) тығыз жанасу болуы мүмкін. Сынғыш бұзылысы кезінде бұл сынық тұрақсыз және өз бетімен өседі. Сынық ұрықтарының белгілі бір ұзындығында кернеу сынық шеттері бойынша атом аралық байланысты үзу үшін жеткілікті болып келеді. Сынғыш бұзылыс кезінде сынық иілгіш деформацияның тар жерімен таңбаланады, оны құру үшін қосымша энергия жұмсалады. Тұтқырлы бұзылыс кезінде иілгіш деформация жері көбірек болады, бұл көп энергияны қажет етеді. Сынғыш бұзылыс кезінде сынықтардың таралу жылдамдығы тұтқырлыға қарағанда жоғарырақ болады, сондықтан сынғыш бұзылысты жиірек апаттық деп атайды. Көлемді орталықтанған немесе шекаралары орталықтанған шаршы торлары бар көптеген металдар температураға байланысты тұтқырлы, сол  сияқты сына отырып бұзылуы мүмкін. Тұтқырлы бұзылыстан сынғыш бұзылысқа ауысуы температура төмендеген

мортсынғыштық деп аталады. Температураның төмендеуі бұзылыстың кедергісіне аз әсер етеді (бұзушы кернеу), бірақ иілгіш деформацияның кедергісін азайтады. Деформациялау жылдамдығы және кернеу концентраторларының болуы, бұйымның өлшемдері де бұзылыс түріне әсер етеді. Деформация жылдамдығы жоғары болған сайын, бұйымның бетіндегі қиық терең және үшкір болған сайын (сыны, сызат), бұйымның габариттері үлкен болған сайын (масштабы фактор) металдың сынғыш бұзылысқа бейімділігі де жоғары болады.

Бақылау сұрақтары

Құйма өндірісі –  машина жасау саласы, оның өнімі құйма пішіндерінен алынатын оларды берілген химиялық құрамдағы сұйық қорытпамен толтыру кезіндегі құймалар болып табылады. Салқындату кезінде пішін қуысының конфигурациясын сақтай отырып балқытпа қатаяды. Құймадағы қуыстар пішінге «өзекшені» орната отырып алады. Құюмен қарапайым және күрделі пішіндегі құймаларды алады, оларды басқа әдістермен алуға болмайды (мысалы, автомобильдің корпус бөлшектері).

Бір реттік пішін бір құйманы алу үшін қолданылады, себебі кристалдандырудан және балқытпаны салқындатудан кейін құйманы пішінді бұзбай алады. Бір реттік пішін пішін қоспасын үлгі айналасында тығыздау жолымен дайындалады. Өндіріс түріне байланысты қолмен (дара және ұсақ сериялық өндіріс) немесе машинамен (сериялық және массалық өндіріс) пішін жасау қолданылады. Үлгі – ағаштан немесе жеңіл қорытпалардан орындалатын құйманың көшірмесі. Сыртқы контуры бойынша үлгі құйманың сыртқы контурына құйма қорытпасының шөгуін ескерумен, бірақ тесіксіз, ойықсыз және  шұңқырсыз сәйкес келуі керек. өзекшелер құймада қуыстар алу үшін керек. Олар өзекше қоспаларынан орындалады және пішін қуысына орнатылады. Көп реттік пішін (темірқорам) металлдан (шойын, болат, мыс) жасалады, оның ішкі қуысы метал кескіш білдекте түзіледі. Құйма қуысын алу үшін сонымен қатар өзекшелер қолданылады.

Қорытпаларға құймаларды дайындау үшін келесі талаптар қойылады. Олардың құрамы құймада бұйымды пайдаланудың барлық мерзім ішінде қажетті және тұрақты физикалық – механикалық және физикалық – химиялық қасиеттер алумен қамтамасыз етуі керек. Олардың жақсы құйма қасиеттері болады (2.1 тараушасын қараңыз), технологиялық болу керек, кесумен оңай өңделуі керек, өндіріс үшін улы және зиянды болмау керек, құрамында дефицит материалдар болмау керек.

Шойын кеңінен таралған құйма қорытпасы болып табылады. Сұр шойын – ең арзан қорытпа, салыстырмалы төмен балқыту температурасына және жақсы құйма қасиеттеріне ие. Оның сұйықтық ағысы болаттың сұйықтық ағысына қарағанда жоғары, шөгу 0,9...1,3 % құрайды. Оның кернеу концентраторына сезгіштігі аз, діріл тербелістерін жақсы басады. Сұр шойын сынғыш болып келеді, оның иілгіштігі төмен болады. Корпус бөлшектерін дайындау үшін қолданылады. Беріктігі жоғары шойын құйма қасиеттері бойынша болатқа жақын, яғни төмендетілген сұйықтық ағысы және жоғары шөгуі болады. Бірақ беріктігі жоғары шойыннан жасалған құйманың құны көміртек болаттан жасалатын құйманың құнынан шамамен 25 % төмен. Иінді және тарату біліктерін, тіректерді, тіреуіштерді және газ тарату механизмдерінің бөлшектерін дайындау үшін қолданылады.

Болат механикалық беріктігі және иілгіштігі жоғары құймалар үшін қолданылады. Кейбір болаттар жақсы дәнекерленеді, сондықтан күрделі дәнекерлеу құйма конструкциясын дайындау керек. Конструкциялық қоспалы емес және қоспасы төмен болаттардан (құйма болатты таңбалаудың соңында Л әріпі қойылады) үштен екі қалпына келтірілетін болат құймасы дайындалады. 45Л; 50Л; 55Л таңбалы болаттардың салыстырмалы жоғары сұйықтық ағысы болады және құйма тісті дөңгелектерді дайындау үшін қолданылады. Хром болаттары (мысалы, 40ХЛ болат) түрпілі тозу жағдайында жұмыс істейтін бөлшектер үшін қолданылады. Күрделі қоспалы болаттар (мысалы, 30ХНМЛ; 35ХГСЛ; 12ХНДФЛ таңбалы болаттар) газ турбиналы бөлшектердің турбина күректерін дайындау үшін қолданылады.

Алюминий қорытпалардың жоғары салыстырмалы беріктігі, жақсы құйма қасиеттері болады, бірақ нашар дәнекерленеді. Қорытпалар автотрактор өнеркәсібінде және авиа құрылысында кеңінен қолданылады. Аса жоғары құйма қасиеттеріне кремний қосылған қорытпалар ие: АЛ2; АЛ4; АЛ9; АЛ34 (силуминдер). Олардың жеткілікті иілгіштігі және механикалық беріктігі, қанағаттарлық коррозиялық төзімді қасиеттері болады. Силуминдерден орташа жүктемеде жұмыс істейтін конфигурациясы күрделі бөлшектердің (корпус бөлшектері) құймасын алады. Мыс қосылған қорытпалардың (АЛ3; АЛ5; АК7М2; АЛ32) төмендетілген құйма қасиеттері, төмен иілгіштігі болады, бірақ кесумен жақсы өңделеді және жоғары жылу төзімділігі болады. Олар жылу алмастырғыштарды және радиаторларды дайындау үшін қолданылады. Күрделі қоспалы қорытпалардың (АЛ1; АЛ8; АЛ11; АЛ13; АЛ23; АЛ25; АЛ27; АЛ30) жоғары сұйықтық ағысы, жылу төзімділігі және беріктілігі болады. оларды піспектерді, цилиндр блоктарын, дөңгелекті дисктерді дайындау үшін қолданады.

Титан қорытпалары жоғары салыстырмалы беріктігімен және коррозия кедергісімен, жоғары сұйықтық ағысымен ажыратылады. Алайда 600 °С температура кезінде титан азотты, сутекті және оттегіні белсенді сіңіре отырып, сынғыш болып келеді, сондықтан балқыту, кристалдандыру және титан қорытпаларын салқындату кезінде оларды қорғау бойынша арнайы шаралар керек. Титан балқытпасы белсенді қазіргі кезде қолданылатын барлық құйма қоспаларымен өзара әрекеттеседі, бұл бір реттік пішінде сапалы құйманы алуға кедергі келтірмейді. Титан қорытпалары дөңгелекті дисктерді, күшті тіректерді және т.б. дайындау үшін қолданылады.

Мыс қорытпалары, олардың ішінде кеңінен таралғаны жездер болып табылады, жоғары емес құнымен, салыстырмалы жоғары механикалық қасиеттерімен, қанағаттарлықтай құйма қасиеттерімен (әсіресе күрделі қоспалы қорытпалар), жақсы дәнекерленуімен ажыратылады. Жездер тығындарды, мойынтірек сепараторларын, үйкеліс тораптарын, гидро және бензо арматура бөлшектерін, дайындау үшін қолданылады. Қалайы қолаларының жақсы құйма қасиеттері болады, сырғыма мойынтіректерді, тығындарды, қарқынды қажау жағдайында жұмыс істейтін шестерняларды дайындау үшін қолданылады. Қалайысы жоқ қолалар қалайы қолаларын алмастырғыш ретінде қолданылады. Олардың аса жоғары механикалық, коррозиялық, үйкеліске қарсы және құйма қасиеттері болады.

Бақылау сұрақтары

Құмды пішіндерге құю.

Құмды пішіндер кварц құмынан, балшықтан (бентониттен), судан және қоспаның негізгі қасиеттерін (беріктік, газ өткізгіш, терлеу,

күйікке қарсылық) арттыру үшін арналған арнайы қоспалардан тұратын пішінді қоспаларда дайындайды. Екі бөренелі тығындар құймасын дайындау үшін пішіндерді алу үдерісін қарастырамыз

а -суретте эскиз көрсетілген). Сызбаны жасау кезінде құймаға қойылатын арнайы талаптарды ескеру керек, олар механикалық өңдеуді төмендетумен қамтамасыз етеді (механикалық өңдеуге тиімді әдіптер, дайындама пішінінің дайын бөлшек пішініне ұқсастығы). Механикалық өңдеу әдібі – материалдың үстіңгі қабаты, ол бөлшектің механикалық өңдеу кезеңінде қажетті дәлдікті қамтамасыз ету үшін жойылады. Технологиялық құйма әдібі – механикалық өңдеу кезеңінде жойылатын немесе жойылмайтын, құйма алуды жеңілдететін  материал қабаты. Механикалық өңдеу кезеңінде жойылатын немесе жойылмайтын технологиялық әдіптерге құйма еңістерін, құйма радиустарын (ойықтар), құламалар, отырғызу қабырғалары немесе тұтастырғыш жатады. Құйма еңістері үлгіні пішіннен соңғысын бұзбай шығарып алу ыңғайлылығы үшін және өзек қорабынан өзекті еркін алу үшін қажет. Құйма радиустары – құйманың және үлгінің сыртқы және ішкі бұрыштарының түйісетін қабырғаларға бір қалыпты көшуін алу үшін домалану. Құйма радиустарының болуы пішін бұрыштарында үлгіні алу кезінде пішін қоспаларының құйылуын алдын алады. Құламалар құйманы дайындауды жеңілдету үшін қажет. Мысалы, шағын диаметрлі тесіктер (50 мм дейін) бұрғылаумен орындаған жөн, сондықтан құйма кезінде тесікті қарастыру қажеттілігі жоқ. Құйылмалар құйманы механикалық өңдеу кезінде жабдыққа бекіту ыңғайлығы және оны тасымалдау кезінде бұйымды қармау үшін арналған. Қабырғалардың болуы құйманы кристалдандыру кезінде шалыстанудан және құйма қорытпасының суып кетуінен қорғайды. Құймалар сызбасы бойынша үлгіні дайындайды. Үлгіні пішіннен алу ыңғайлылығы үшін оны жиірек екі жартыларда орындайды (3.1 б -сурет). Жарты үлгілерді жинау ыңғайлылығы үшін оларда базалық дөңестер 1 және ойыстар 2 қарастырылады. Жартылай үлгілердің жалғау сызығы жартылай пішіндерді жалғау сызығына сәйкес келеді. Пішіндегі үлгінің орналасуын және жалғау сызығын келесіге байланысты таңдайды. Үлгі пішіннен пішін қоспасына құйылмай алынуы керек. Жауапты өңделетін сыртқы беттері төменде орналасуы керек, бұл олардың жақсы сапасын қамтамасыз етеді. Үлгінің аса жоғары бөлігін төменгі жартылай пішінге орнатады. Үлгінің дөңес бөліктері (дөңесшелер, дөңестер, қабырғалар) үлгінің жалғағыш қуысында орналасуы керек немесе пішін жалғағышының қуысына тік болу керек. Жалғағыштың қисық сызықты беті мүмкін болады, бірақ құйманың құнын бірден қымбаттады. Өзекшенің үлгідегі пішіннің қуысында тура орналасуын қамтамасыз ету үшін (3.1 в- сурет) белгілер

3 жасалады.

Үлгілік плитада 4 алдымен төменгі жартылай пішінді алады (3.1 г- сурет). Содан кейін жоғарғы жартылай пішінді дайындайды. Өзекше

аса сапалы (өзекті) қоспадан жасалған арнайы өзек жәшіктерінде 5 дайындалады (3.1

д- сурет) .

3.1- сурет Пішіндерді (қалып құю) дайындау реті: а

д

Жинақтағы пішін 3.1 е- сурет көрсетілген. Егер бірнеше өзекшелер болатын болса, сызбада олар ст1, ст2, ... (нумерация оларды пішінге төсеу ретіне сәйкес келеді) деп белгіленеді. Жартылай пішіндерді 14 үстіңгі 9 және төменгі 7 опоканың ішіне орнатылады. Жинау кезінде опокалар базалық сұққыш 13 бойынша негізделеді және бұрандалармен 8 қысылады. Балқытпаны пішін қуысына құю құйма жүйесі 12 бойынша жүзеге асырылады. Пішіннің ішкі қуысында орналасқан ауаны шығару үшін ылғалсыздандыру 11 қарастырылады. Пішін қоспаларының газ өткізгіштігін жақсарту үшін бізбен желдеткіш арналарын 10 теседі. Құйма жүйесі (3.2 - сурет) құйма ыдысынан 1, тіректен 3, қоректендіргіштен 3, қож жинақтарынан 4 және молайтқыштан 5 тұрады. Қож жинақтары құйылатын балқытпаның қождарын жою үшін керек. Молайтқыш кеуіп қалатын балқытпаның шөгуін өтеу үшін керек. Кейде құйманың әртүрлі бөліктерінде көлемдер арасында барынша айырмашылықтар болады. Көлемі аз орындарда балқытпа ерте кеуіп кетеді және құйма ақауы болуы мүмкін (аз көлем жерінде сызаттар немесе шалыстану болу мүмкін). Кристалдандыру уақытын теңестіру үшін тоңазытқыштар қолданылады (3.3- сурет), олар жиірек ішкі болады және құйылатын балқытпаға сәйкес келетін қорытпаның қатты бөлшектерін білдіреді. Құмды пішіндерге құю әдісі құйманың төмен мөлшерлік дәлдігімен, олардың сыртқы бетінің жоғары бұдырлығымен сипатталады. Алайда ол әмбебап болып келеді (салмағы 100г бастап жүздеген килограммға дейін құйманы алуға болады), қым құралды және жабдықты қажет етпейді.

термиялық немесе химиялық қатты қоспалардан тұратын пішінге құю жолымен алу үдерісін білдіреді. Пішіндер ыстық металл үлгілері бойынша дайындалады, пішін қоспасы отқа төзімді материалдан (мысалы, кварц құмы) және 3...9% термореактивті шайырдан  (мысалы, пульвобакелит) тұрады. Шайыр 70 °С кезінде жұмсарады, 120 °С кезінде балқиды, осылайша сұйық желім массасына айналады. Одан әрі температураны арттырған кезде шайыр қатаяды, осылайша кварц құмымен бірге қатты берік қабыққа айналады. 450 °С кезінде шайыр жанып кетеді, бұл құйманы қағу кезінде қабықшаның бұзылуы жеңілдетеді. Шайыр қасиетіне сұйық күйінен қайтымсыз қатты негізге қабықшалы пішінді алу әдістері айналады. Пішін қоспасын 1 (3.4 а- сурет) бункерге 2 құяды және қызып тұрған метал плитасымен 3 басады. Плитада металл үлгілері (жартылай үлгілері) 4 бекітілген. Бункерді 180° айналдырған кезде (3.4 б -сурет) қоспаны үлгілері бар плитамен жабады. Шайыр бөлшектері балқып, қасында жатқан құм қиыршықтарын орап алады және оларды өзара байланыстырады. Осылайша қабықша 5 түзіледі, оның қалыңдығы (6.18 мм) плита температурасына және кідіріс уақытына байланысты.

а

Одан әрі бункер 180° айналады (3.4 в- сурет). Қоспаның қалдығы түбіне құйылады. Плитаны қабықшасымен бірге бункерден шешіп алады және пешке қабықшаны толықтай қатыру үшін орналастырады. Содан кейін алынған қабықшаны6 (жартылай пішінде) пішінді жинауға бағыттайды. Жартылай пішіндер және ұқсас әдіспен дайындалған құйма жүйесін жабыстырады. Алынған пішінді шойын бөлшектері бар опокаға орналастырады. Балқытпамен құюды пішіннің тік немесе көлденең орналасуында жүргізеді. Жартылай пішіндерді дайындау үдерісі механикаланған, бұл құйманың өзіндік құнын төмендетеді. Құмды пішінге құюға қарағанда қабықшалы пішінге құю сыртқы бетінің аса төмен бұжырлығымен және аса мөлшерлік дәлдігімен алуға мүмкіндік береді, бірақ құймаға қосымша талаптар қойылады. Құйманы терең қорапты конструкцияға құюға болмайды, себебі пішіндер әртүрлі болып шығады. Жұқа қабырғалар мен анық көркемдік рельефтер алуға болады. қабырғалардың тиімді қалыңдығы 2...8 мм тең. Қабырға қалыңдығы 10.. .12 мм кезінде құймада диаметрі 6 мм басталатын тесіктер алуға болады. Қабықшалы пішінге құюмен жауапты бөлшектерді дайындайды: мотоциклдер қозғалтқыштарының қабырғалы цилиндрлері, гильзалар, жұлдызшалар, иінді біліктер.

Қорыту үлгілері бойынша құю.

Әртүрлі конфигурация мен салмағы бар құйма алудың ең ескі әдісі – қорыту үлгілері бойынша құю жеке, сол сияқты массалық өндірісте қолданылады. Құйма пішіні – жалғағышы жоқ қабырғасы жұқа қабықша, әдетте бір реттік үлгілері бойынша химиялық немесе термиялық қоспалардан тұрады. Үлгі тез балқитын (парафин, стеарин) немесе газ шығаратын материалдардан (пенополистирол) орындалады.

а

д

жұмсақ қабықша алу; е — жинақтағы пішін; 1 — пресс-пішін; 2 — өзекше;

қажетті өзекшелер жинағымен 2 пресс-пішінді 1 дайындайды (3.5 б- сурет). Балқыған тез балқитын материал (мысалы, 50 % парафин және 50 % стеарин қоспасы) кішкене қысыммен пресс-пішінге құйылады. Онымен қоса, дәл өлшемді тез балқитын үлгіні 3 алады (3.5 в- сурет). Үлгі қатайған соң жалпы құйма жүйесі бар 4 блоктарға жинайды (3.5 г -сурет) . Одан әрі бірнеше қабаттарға ауада аралық кептірумен блоктарды отқа төзімді қоспамен жабады (мысалы, этиленсиликат және 70 % кварц ұны қоспасы). Нәтижесінде қабықша 5 алынады (3.5 д- сурет). Үлгілер ыстық ауамен, сумен немесе бумен  (120... 150°С) пішіннен балқып шығарылады. Пішінді контейнерге 6 орналастырады (3.5 е -сурет), құммен 7 басады 7 оны тығыздайды немесе шойын  бөлшектерімен көміп тастайды. Содан кейін пішінді 850.900 °С температурада теседі. Онымен қоса үлгі қалдықтары жанып кетеді, пішін қатты керамикалық қабықшаға 8 айналады. Ыстық пішінге балқыған құйма қорытпасын құяды.

Жалғағышы жоқ пішінді қолдану әртүрлі пішіндегі құймаларды алуға мүмкіндік береді. Бірнеше үлгілерді бір блокқа біріктіру құйма өнімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Алайда бұл құйманың әдістерінің ішінде өте ұзақ және еңбекті қажет ететін әдіс, онымен қоса пресс-пішіннің ішкі қуысын дайындау білдек өңдеуін қажет етеді.

Бақылау сұрақтары

Қарапайым конфигурациясы бар құймалар жалғағыш емес сілку темірқорамларында (3.6

Темірқорамның 4 жалғағыш қуыстары болмайды. Қажетті қуыстарын құмды немесе металл өзектерін қолдану есебінен алады. Құйма жүйесі не «темірқорам – үстіңгі өзек», не жоғары өзек жалғағышының қуысында орындалады. Темірқорамға шетмойындар 1 орнатылған, олардың көмегімен темірқорам 180° бұрыла алады және құйма итеріледі. Балқытпаны және құйманы салқындату жылдамдығын азайту үшін және темірқорамның беріктігін

жоғарлату үшін оның жұмыс бетіне

3.6- сурет Темірқорамдар түрлері: а

4, 5

8, 15

9, 17

10, 16

12, 14

жылу оқшаулағыш жабындылар төсейді. Құйма қорытпаның түріне, габариттеріне және күрделіліктеріне байланысты мыналар қолданылады: жұқа қабатты (лак) жабындыларды (мысалы, күйе) – жоғары тығыздықпен және саңылаусыздықпен қорытпаларды құю үшін; қаптау 3 (мырыш оксиді + графит, ұсақталған бор + сұйық шыны + графит — алюминий қорытпалар үшін, маршалит + сұйық шыны — шойын және болат үшін) — жұқа қабырғалы құймаларды және конфигурация күрделі құймаларды дайындау кезінде; толық немесе жартылай қаптама 2 – шойын немесе болаттан жасалған қалың қабырғалы ірі қабырғаларды дайындау кезінде. Қаптаманы (мысалы, ұсақталған бор + сұйық шыны, қабаттың қалыңдығы 8... 10 мм) ауысымда бір рет балқытпаны құймас бұрын жағады, қаптаманың үстіне жылуға төзімді бояуды жағады. Автомобиль өнеркәсібінде қаптама ретінде жиірек термиялық қатты қоспалар (мысалы, кварц құмы + 3.9 % пульвобакелит) қолданылады, олар ыстық пішінге төселеді. Күрделі емес сыртқы бетінде кішкене дөңесі бар құймаларды тік жалғағыш қуысы бар темірқорамдарда дайындайды. Салыстырмалы қарапайым конфигурацияның ірі құймалары көлденең жалғағышы бар темірқорамдарда дайындайды (3.6 б -сурет). Жиірек темірқорамды екі жартылай пішіндерге сәйкес келетін 4 және 5 екі жартылардан дайындайды. Темірқорамның жұмыс қуысы құйманың сыртқы контурына сәйкес келеді. Қуыстар алу  үшін құймада құмды немесе металл өзектерін қолданады. Балқытпаны құю үшін ММ жалғағышы қуысында құйма жүйесіне арналған арналар орындалады. Балқытпаны кристалдандыру кезінде бөлінетін газдарды жою үшін темірқорамның жұмыс бетіне қимасы 0,5 х 0,5 мм арналарын жасайды. Темірқорамның ұзақ қызмет етуін арттыру үшін құйманы темірқорамнан итергіш 6 арқылы оны қатайтқаннан кейін және 30...40% беріктік жинағаннан кейін итереді. Құймалар темірқорамнан тыс ауада кебеді, бұл бір уақытта суық сызаттардың пайда болу  және қалдық кернеулердің жиналу ықтималдығын төмендеді. Күрделі қуыстары бар құймаларды жалғағыш өзектері бар темірқорамда дайындайды. Піспек құймасын дайындау үшін арналған темірқорамның конструкциясын қарастырайық (3.6 в -сурет). темірқорам тік ММ жалғағышымен жасалған және төрт бөліктен тұрады:  топсамен жалғанған сол 8 және оң 15 тік жартылай пішіндер, түпше 7 және базалық плита 18. Піспек сұққышы астындағы тесік9 және 17 металл өзектерін пайдалану есебінен түзіледі. Піспектің ішкі қуысы жалғағыш өзекпен түзіледі, ол өзек үш бөліктен тұрады: орталық 13 және 12 және 14 бүйір өзектері. Жалғағыш өзегінің дұрыс жиналуы және тұрақтылығы орталық штангамен 11 қамтамасыз етіледі. Балқытпа қатайған соң орталық штанга (D

қозғалысы) шығарып алынады, орталық өзек  (D

) шығарылады. 10 және 16 итергіштерімен бүйір өзектерін темірқорамның орталығына орналастырады, бүйір өзектерін  (D

) шығарып алады, жартылай формалар (D

) ашылады, және құйма бөлініп алынады.

Темірқорамда мынандай құймаларды дайындаған жөн: массивті, өңделмеген; саңылаусыздыққа жоғары талаптар қоюмен; қарапайым конфигурациямен сыртқы бетін ағартумен шойын құймалар; беріктігі жоғары шойыннан немесе қабырға қалыңдығы 8.10 мм кем емес қарапайым конфигурациялы болаттан жасалған; қабырға қалыңдығы 2,5 мм артық жеңіл қорытпалардан жасалған; габариттері 600 х 700 мм дейін және қабырға қалыңдығы 3,5... 6,5 мм артық кремний жезінен жасалған құймалар.

Қысыммен құю.

Құйманың берілген түрі металл пішіндерінде (пресс-пішіндерде) құйманы алу үдерісін білдіреді, онда құйманы толтыру және қалыптастыру қысыммен жүргізіледі. Механикаландыру деңгейі, алынатын құйма дәлдігі, үдеріс өнімділігі бойынша қысыммен құю құйманың барлық белгілі әдістерінен асып түседі. Берілген әдіспен оңай балқитын түсті қорытпалардан жасалған қабырғасы жұқа күрделі құймаларды алады. Құйма салмағы – бірнеше граммнан бастап ондаған килограммға дейін жетеді. Пресс-пішіндерді мәжбүрлі толтыру құйма қорытпасының сұйықтық ағысын арттыруға, қабырғасы жұқа құймалар алуға, құймамен бұрандама алуға (сыртқы бұрандама М6 х 1 бастап, ішкісі — М25 х 2 бастап), арзан, бірақ арматура қабырғалары бар қорытпалардан құйма алуға (талшықты немесе торлы толықтырғыш) немесе жойылмайтын құбырлы өзекшелерді қолдануға (құймада қисық сызықты және қалыпқа келтірілген тесіктерін алуға) мүмкіндік береді. Қара қорытпаларды қолдану пресс-пішіндердің төмен беріктігі салдарынан шектелген. Құйманы жоғары қысыммен (балқытпа пішінге 44...98 Мпа қысыммен келеді), төмен қысыммен (балқытпа пішінге 18.80 кПа газ қысыммен келеді ) құйма және қысымға қарсы құйма (балқытпасы бар резервуарда 300 кПа қысым, пішінде - 250.280 кПа қысым пайда болады) болып ажыратады. Техникалық әдебиеттерде жоғары қысыммен құйманы қысыммен құю, ал қалған әдістерді тұрақты қысыммен құю деп атайды. Қысыммен құю үшін арналған машиналардың суық немесе ыстық тығыздау камерасы болады. Суық камерасы бар машиналарды (3.7, а сур.) алюминий, магний және мыс қорытпалар, балқытпалар үшін қолданады. Камераға бөлек пештен балқытпаның мөлшерленген мөлшері құйылады. Плунжер 4 төмен қарай қозғалған кезде балқытпа тіректі 5 басады, ол төмен қарай қозғала отырып, құйманың тесігін ашады және балқытпа пресс-пішінге жайылады. Пресс-пішіннің қозғалмайтын 3 және қозғалатын 2 бөліктері құйманың сыртқы контурына сәйкес келетін қуысты құрайды. Өзек 6 құймадағы өтпелі немесе тұйық қуыстарды алу үшін керек. Құйма қатайған соң

пресс-пішін ашылады және итергіш 1 құйманы итереді. Мырыш қорытпаларын құю үшін ыстық камерасы бар машиналарды қолданады  (3.7 б- сурет). Камера 9 және отбақыр 8 бір бүтін болып табылады. Құйма қорытпасы электр қыздырғышпен 10 қыздырылады. Плунжер 4 жоғары қарай қозғалған кезде камераны толтырады. Плунжер төмен қарай қозғалған кезде пресс-пішінді

толтырады .

Тұрақты қысыммен құю үшін арналған жалпы түрі 3.7, в суретте көрсетілген. Құйма қорытпасы отбақырда

и қысымымен балқытпа металл өткізгіші 11 бойынша пресс-пішінге 7 құйылады. Камера 9 болмаған кезде (р = р атм

) төмен қысыммен құю, р > р атм

кезінде — қысымға қарсы құю, р < р атм кезінде — вакуумға құю орын алады. Тұрақты қысыммен құю балқытпа ағысының жылдамдығын төмендетуге мүмкіндік береді, бұл пресс-пішіннің балқытпаның үздіксіз ағысымен бір қалыпты толуын қамтамасыз етеді. Сондықтан тұрақты қысыммен құю құйманың сапасын арттыруға мүмкіндік береді.

Центрден тепкіш құю.

Центрден тепкіш құю (ЦТҚ) кезінде пішінді балқытпамен толтыру, оның қатаюы және жартылай суу центрге тепкіш күш алаңында орындалады, олар құйма пішінінің тік, көлденең немесе еңіс осьтерді айналғанда пайда болады. ЦТҚ кезінде құйманың ішкі беті жиірек құйма пішінімен тікелей байланыссыз және өзекшесіз қалыптасады. Мұндай бетін еркін деп атайды. ЦТҚ кемшіліктері еркін бетінің төмен дәлдігі, оның бейметалл жалғаулармен және кеуектілікпен ластануы болып табылады. ЦТҚ кезінде жиірек металл құйма қалыптары қолданылады. Оларды алдын ала 300 °С дейін қыздырады, содан кейін жұмыс бетіне отқа төзімді жабынды жағады (бояулар, әрлеу, шашыратқыш материалдар), ол құйма қалыбының беріктігін арттырады, құйманы салқындату жылдамдығын төмендетеді және құйма бетінің модификаторы ретінде қызмет ете алады.

3.8- сурет  Көлденең осьі бар центрден тепкіш құю үшін арналған машиналар: а

4 — құйма қалып; б, в

3.9- сурет Тік осьі бар центрден тепкіш құю үшін арналған машиналар: а

Қысқа құбырларды (3.8 а- сурет ) және орталық қуысы бар құйманы дайындау үшін (3.8, б, в сур.) көлденең айналу осьі бар машиналарды қолданады. Балқытпа шөміштен 2 науа 1 арқылы айналмалы құйма қалыбына 4 беріледі. Тік айналу осьі бар машиналарды орталық қуысы бар немесе онсыз дайындамаларды дайындау үшін қолдану керек емес  (3.9 а, б- сурет), себебі еркін беті тік сызықты болмайды, ал айналу осьіне жанасатын қабаттар 1 (d = 0,35 D) төмен сапалы болады. Әдістің басқа түрі план шайбада 2 орналасқан және қоректендіру жүйесімен 4 тіреуіштермен 3 жалғанған пішіндерде 5 қалыпқа келтірілетін құймаларды алу үшін қолданылатын центрифугалау (3.9 в -сурет) болып табылады; бұл әдіс бір реттік, сол сияқты көп реттік әртүрлі пішіндерді қолдануға мүмкіндік береді.

Бақылау сұрақтары

Металдарды қысыммен өңдеу (МҚӨ) металлдардың иілгіштік қасиетіне, яғни, олардың сыртқы күш әсерінен қалған деформацияны дайындама материалының бүтіндігін бұзбай қабылдауға негізделген. МҚӨ барлық үдерістерін шартты түрде металлургиялық циклді аяқтайтын үдерістерге және дайындаманы өндіру үдерістеріне  (жұқарту, тығыздау, сым тарту, соғу, көлемді қалыптау, табақты қалыптау және басқ.) бөлуге болады.

4.1.  МҚӨ физикалық-механикалық негіздері

өзара әрекеттесу нәтижесінде соңғысының өлшемдері өзгереді, оның деформациясы жүргізіледі. Денеге механикалық әсер еткен кезде кристал торларының әлеуетті энергиясы артады және атомдар тұрақты тең салмақты күйінен ауытқиды. Әсер қайтқан соң дененің шиеленіскен күйі жайылады, атомдар бастапқы күйіне келуге тырысады. Егер дененің өлшемдері қалпына келсе, деформация созылмалы болып аталады. Мұндай жағдайда  «кернеу-деформация» тәуелділігі Гук заңымен айқындалады:

Пропорционалдық шегінен тыс жүктеменің артуы кезінде (1.1- суретті қараңыз), созылмалы деформациядан басқа, иілгіш (қайтымсыз) деформация жүргізіледі, ол толығымен жоғалмайды – дененің жартылай созылып қалпына келуі (серіппелі) орындалады. Жартылай кристалдың иілгіш деформациясы түйіршіктер ішіндегі сырғыма жолымен, сонымен қатар атомдардың бағытталған орын ауыстыру, түйіршіктердің айналуы және салыстырмалы орын ауыстыруы арқылы жүзеге асырылады.

Сырғыма

Жартылай кристалдың иілгіш деформациясы деформациялы орнығумен қосталады, онымен қоса металлдың құрылымы және қасиеті өзгереді. Түйіршіктер аса көп созылу деформация бағытына қарай созылады, құрылым талшықты бола бастайды, түйіршіктердің реттік орналасу үдерісі жүзеге асырылады (мұндай құрылымы текстура деп аталады), анизотропты қасиеттер пайда болады. Иілгіш деформация кезінде созылу беріктігі және талшықтар бойындағы қысылу бойлық бойынша қарағанда көбірек болады, ал кедергі керісінше бойына қарағанда бойлықта көп болады. Иілгіш деформация металдар ақауының жиналуымен қосталады, бұл қаттылықтың, беріктіктің арту, иілгіштің төмендеу себебі болып табылады. Егер орныққан денені қыздырса, орнығуға қарсы үдеріс – осалдану жүреді. Төмен температуралы босаңдату кезінде қалдық кернеу азаяды, иілгіштік артады, қаттылық біршама төмендейді. Толығымен осалдану қайта кристалдандыру босаңдатуы кезінде басталады. Қарапайым металлдар үшін қайта кристалдандыруды бастау температурасы

Пр

мұнда Т пл

Солидус сызығынан жоғары қорытпаны қыздыру кезінде сұйық фаза пайда болады, және қорытпа МҚӨ жарамсыз болады (қорытпа асыра қызады). Асыра қыздыру жерінен төмен қыздыру жері орналасады, ол аустентикалық түйіршіктердің, ірі түйіршіктің құрылымның өсуімен сипатталады, бұл да МҚӨ жарамсыз. Алайда металлды босаңдатумен немесе дұрыстаумен түзетуге болады.

Ыстық МҚӨ үшін дайындаманы қыздыру газда немесе мазутта жұмыс істейтін отын немесе электрлік пештерде жүзеге асырылады. Ұсақ дайындамаларды отын пештерінің ұсақ камераларда қыздырады

дейін). Ірі дайындамаларды ірі камералық пештерде (регенаривтік) немесе ұзын түпқоймасы бар методикалық пештерде қыздырады. Дайындамалар осындай пешке түсе отырып, ақырындап ыстық жерге итеріледі, бұл олардың бірқалыпты қызуын қамтамасыз етеді. Электр пештерінде қыздыру  күйіксіз бірқалыпты жүзеге асырылады.

Бақылау сұрақтары

4.2. Жұқарту Жұқарту — айналмалы біліктермен металлдың пластикалық деформациялануы. Жұқартудың негізгі үш түрін бөліп көрсетуге болады: бойлық, көлденең және көлденең бұрандамалы. Бойлық жұқарту кезінде (4.2 а- сурет) дайындама 1 екі әртүрлі жаққа айналатын біліктер 2 арасында деформацияланады. Біліктер дайындаманы тартады және оны өз осьтеріне перпендикуляр орналастырады. Көлденең жұқартуда (4.2 б- сурет) біліктер 2 бір бағытта айнала отырып, дайындаманы 1 айналдырады, ол біліктер осьінің бойымен орналастырылады және деформацияланады. Көлденең бұрандамалы жұқартуда (4.2 в- сурет) біліктер айқыш осьтерде орналасады және дайындамаға айналмалы және келіп түсетін қозғалысты хабарлап отырады. Жұқартылатын профильге байланысты біліктер тегіс (табақтарды, ленталарды жұқарту), сатылы (қуыс болаттарды жұқарту) және жылғалы (4.2  г- сурет) (сұрып прокатын алу) болып бөлінеді. Біліктердің бүйір жағындағы қиық 4 жылға деп аталады. Бірінші біліктер жұбындағы жылғалар жиынтығы калибр

түзеді.

4.2- сурет Жұқарту түрлері: а

в

1 — дайындама; 2 — біліктер; 3 — калибр; 4 — жылға Жұқарту үдерісінде дайындама қалыңдығы бір уақытты оның ені мен ұзындығы өскен кезде кемиді. Алынған ұзындықтың бастапқы ұзындығына (немесе бойлық қиманың бастапқы алаңының алынған алаңына) қатынасы созу деп аталады. Жұқарту кезіндегі созу әдетте бір жүрісте 10...60% тең. Жұқартумен алынатын профильдерді үш топқа бөлуге болады: табақты прокат  (қалың табақты— 4.160 мм; жұқа табақты — 0,2.4 мм; қақтама —0,2 мм кем); сұрып прокаты (шаршы, домалақ, алты жақты, тік бұрышты қимасы бар шыбықшалар, бұрыштық, швеллер, тавр, екі тавр, рельс); арнайы прокат үрлері (дана дайындалары — дөңгелектер, сақиналар, шарлар). Үш білік орнақтарындағы көлденең бұрандамалы жұқарту ауыспалы қимасы бар дөңгелек дайындамаларды алу үшін қолданады (сатылы біліктер). Сонымен қатар ортақ білікті орналасқан цилиндрлік, конустық және сфералық беттерден тұратын прокатты алуға болады.

Бақылау сұрақтары

4.3. Соғу Соғу — металлдың әмбебап құралмен – тоқпақпен металлдың бір немесе екі бағытта еркін қозғалуы кезінде ыстық пластикалық деформациялау үдерісі.Соғумен салмағы 0,1 кг бастап 400 т дейін соғылмалар алуға болады. Соғуды қолмен және машинамен деп ажыратады. Соғу – әмбебап, күрделі, қымбат тұратын құралдар мен жабдықтарды қажет етпейтін, бірақ жоғары білікті операторды (ұстаны) қажет ететін үдеріс. Соғу – өнімділігі аз үдеріс, соғылмалардың төмен өлшемдік дәлдігі, бұдырлығы жоғары және геометриялық қателіктері болады. Соғуды қолданудың негізгі саласы – біркелкі және аз сериялық өндіріс.

түсіру

б сур. );

а

д

и

л

созу

жақтауы бар созу

жақтауда домалату

иіліс

шабу

бұрау

тескіш

л сурет).

Шағын күрделі конфигурациясы бар дайындама партиялары төсеме қалыптауда соғады. Төсеме қалып бір неше бірнеше бөліктерден тұрады, оларда соғылма конфигурациясына сәйкес келетін қуыс орындалған. Машиналық соғу және қалыптау үшін арналған машинаны екі топқа бөлуге болады: статикалық әрекеттегі машиналар (пневматикалық немесе гидравликалық пресстер) және динамикалық әрекеттегі машиналар (балталар). Соғылманы жобалау кезінде белгілі бір технологиялық талаптарды ескеру керек. Қарапайым геометриялық сыртқы беттерін (цилиндр, жазық) қолдану керек. Конус және сына тәрізді сыртқы беттерді қолданбаған жөн, себебі пайда болатын осьтік күш дайындаманы жұлып алып, операторды зақымдауы мүмкін. «Цилиндр — цилиндр» қиылысын  «цилиндр — жазықтық» қиылысымен ауыстырған жөн. Қабырғалы беттерді және жергілікті дөңестерді қолданбаған жөн, себебі олар соғу мүмкін емес. Жоғары қоспалы болаттардан жасалған бұйымдарды пресстерде соғады.

Бақылау сұрақтары

4.4.  Көлемді қалыптау Көлемді қалыптау – металлдың арнайы құрал – қалып ішінде суық немесе ыстық деформациялау үдерісі. Қалып екі немесе бірнеше бөліктерден тұрады, олар  жұмылған күйінде бір немесе бірнеше қуыс (жылға) құрайды. Қалып бөліктерін жақындатқан кезде дайындама металлын жылға бойынша мәжбүрлі тарату орындалады. Көлемді қалыптау – жоғары өндірістік үдеріс, ол дайындаманың жоғары өлшемдік дәлдігін, оның пішіні мен өлшемдерінің тұрақтығын, келесі қайта өңдеуге технологиялық әдіптерді азайтуға (кейбір жағдайларда жоңқаларды шешпей орындау мүмкіндігі болады), күрделі пішінді соғылма алуға, үдерісті жартылау автоматтандыру мүмкіндігін береді. Қалып – күрделі, қымбат тұратын, тар маманданған жабдық, сондықтан көлемді қалыптауды қолдану саласы – орташа сериялық және массалық өндіріс.

4.1 суретте келтірілген. Ыстық қалыптаудың технологиялық үдерісі дайындамаға бастапқы материалды өңдеу, дайындаманы, қалыптауды   қыздыру, бірінші термоөңдеуді және соғылманы әрлеуді қамтиды. Берілген өлшемдері мен салмағы бар шыбықшадан тұратын қалыпта кесілген қалыпты дайындамадан жасалған қалыптау кеңінен таралған.  Дайындаманың пішінін өзгерту ашық немесе жабық қалыпта өндіріледі. Ашық қалыпта (4.4 -сурет) пішіні бойынша күрделі қалып алады. Қалыптың 5 және 1 жартыларын жақындатқан кезде дайындама металлы 2 қалып бөліктерінің қозғалысына перпендикуляр ағады, жылға 6 бойынша жайылады және кенерік арнаға 3 құйылады.

4.4 -сурет Ашық қалыптарда қалыптау: а

б

в — кенеріктің пайда болу кезеңі; 1, 5 — қалып жартылары; 2 — дайындама; 3 —

кенерік арнасы;

Қалып жартыларын қабыстыру кезінде металлдың артығы қорапқа 4 құйылады, осылайша кенерік 8 түзеді; қалыптаудан кейін кенерік кесу қалыптарында кесіледі. Металлды қолдану коэффициенті 0,5...0,8. Айқыш түріндегі бөлшектер үшін аз қалдықты қалыптауды қолдана отырып металлды қолдану коэффициентін арттыруға болады (4.5- сурет). Матрица ұстағышта 3 орнатылған жинақ матрицалары арналар түзеді, оларға сырғақ қысыммен 2 металл құйылады. Жабық қалыптардағы қалыптау (4.6- сурет) кенеріктің түзілуін қарастырмайды. Дайындаманың барлық көлемі қалыптаудың түзілуіне жұмсалады, бірақ дайындама мен қалыптау көлемінің тура сәйкестігі қарастырылмайды, олай болмаған жағдайда қалыптамау немесе қалыпты немесе жабдықты асыра жүктеу мүмкін болады. Қалыптау үшін фрикциялық бұранда пресстері (ФБП), қисық тиекті ыстық қалыптау пресстері (ҚТЫҚП), көлденең соғушы қалып (КСҚ), гидравликалық пресстер, динамикалық машиналар қолданылады. Фрикциялық бұранда пресстері әрекет ету ұстанымы бойынша пресс пен балға арасында аралық орынға ие болады. Оларды қалпақтар, стақандар, қалыңдау өзек (бұрандамалар) үшін, сонымен қатар жалғағыш матрицаны  қажет ететін (құбыр өткізгіш бөлшектер) күрделі соғылмаларды қалыптау үшін қолданады. ҚТЫҚП қалыптау жалғағыш бетінде жылжымай, механикалық өңдеуге аз ғана әдіппен салыстырмалы дәл соғылмаларды дайындауды қамтамасыз етеді. ҚТЫҚП тік, кері және басудың басқа түрлерін қолдануға болады. Тік басу кезінде (4.7, а сур.) металл сырғақ

қозғалысының 1 бағытына қарай ағады; кері басу кезінде (4.7 б- сурет) металл сырғаққа қарсы ағады. Қалыптау минималды еңіспен орындалады, себебі ол қалыптан итергішпен 2 шығарылады. ҚТЫҚП тісті бөрене тістерінің дайын профильдері бар шестерняларды қалыптау үшін қолданылады (тісті бөренелер дәлдігі шамамен 10 — 11 дәлдік дәрежесінде, Rz 20...40 мкм, механикалық өңдеуге әдіп — 0,6.1,5 мм). ҚТЫҚП дисктер, қысқа өзектер (сатылы, бүтін, бос, қалыңдаумен), күрделі формалы дөңгелек емес өзектер (шатун, айналмалы жұдырық, кардан айқышы) және т.б. дисктерді дайындау үшін алады. Күрделі дайындамаларды (шатундарды, турбина қалақтарын) қалыптау үшін дайындаманы айналмалы талқылағышқа немесе мерзімдік прокатты қолдана отырып немесе КСҚ түсірумен дайындалады, ол көлденең жазықтықта орналасқан. Престің екі  өзара перпендикуляр бағытта қозғалатын екі сырғағы болады; бұл екі өзара перпендикуляр жалғағыштары бар ашық немесе жабық қалыптарды қолдануға мүмкіндік береді, бұл пішіні бойынша күрделі соғылмалар негізінен қалыптау еңістерісіз алуға мүмкіндік береді.

КСҚ арналған қалып (4.8- сурет) үш бөліктен тұрады: қозғалмайтын

және қозғалатын 2 матрица және пуансон 1. Шыбықша қызған ұшымен қозғалмайтын матрицаға төселеді, қозғалмалы матрица оны қысады. Қалып қуысы түзіледі. Пуансон қозғалған кезде қалыптау басы қалыптасады. КСҚ бір немесе екі ұштарындағы қалыңдауы бар (бүтін, бос денелі) ұзын білік дайындамаларын, күрделі дөңгелек емес өзектерді (иінді білік) және т.б. алады. Күрделі емес пішінді қалыптауды дайындау үшін (тізбектер тармағы, иінтіректер)  айналмалы талқылағыштарда қалыптауды қолданады (4.9- сурет). Қызған дайындаманы секторлық қалыптар таралған кезде 2 тірелгенге 1 дейін береді.

4.10 –сурет  Калибрлеу: а

б

Біліктерді айналдыру кезінде дайындама ілініп алынады, жазық пішіні бойынша оны қысады, және дайындама итеріледі. Қалыптауды әрлеу қылау мен кенерікті қиюды, қалыптауды қабыршықтан тазалауды, өтпелі қуыстардағы қатпарларды тесуді, қалыптауды калибрлеу және қайрауды қамтиды. Қуысты калибрлеу  (4.10

а- сурет) тура тік өлшемдерді алу үшін жүзеге асырылады, көлемді калибрлеу кезінде (4.10 б- сурет) соғылма өлшемдерінің дәлдігі артады және оның сыртқы бетінің сапасы жақсарады.

Суық көлемді қалыптау .

Сұрыпты прокаттан және тығыздалған шыбықшалардан қалыптау мен бөлшектерді металлдың суық деформациясы арқылы алу суық көлемді қалыптау деп аталады

және жабық (4.11 б- сурет) түсіру, қысу (4.11 в- сурет). Түсіруді сатылы дайындамаларда (бұрандалар, бұрандамалар, тойтарма шегелер, шар тәріздес сұққыштар, келтеқосқыш) жергілікті қалыңдау алу үшін қолданады. СКҚ кезінде  ыстық көлемді қалыптауда қолданылатын барлық қысу түрлері пайдаланылады: тік, кері, бойлық, аралас және радиалды.

4.11- сурет  Суық көлемді қалыптаумен негізгі операциялар: а

в

СКҚ негізгі ерекшеліктері дайындаманы деформациялаудың жоғары күші (2,5 Гпа артық) және құралдың аз беріктігі болып табылады, сондықтан СКҚ деформацияға кедергісі төмен қорытпалар (мыс, алюминий, төмен көміртекті және аз қоспалы болаттар) шалдығады. Бастапқы дайындаманы (әдетте калибрленген сұрыпты прокатты) СКҚ алдында күйдіреді, қышқылдардан  және қалдықтардан тазалайды, майлайды. Суық көлемді қалыптау талшықтарды қимай динамикалық жүктемеге үлкен кедергісі бар дайындаманы орнығуын алуға мүмкіндік береді. Онымен қоса, металлды пайдалану коэффициенті артады (0,95 дейін) және жоғары өлшемдік дәлдік және дайындама бетінің төмен бұдырлығы қамтамасыз етіледі.

Бақылау сұрақтары

4.5. Табақты қалыптау Табақты қалыптау (ТҚ) — көміртекті және қоспалы болаттардан, түсті қорытпалардан дайындалған жолақтар, табақтар, ленталарды қалыптау көмегімен жазық және бос бұйымдарды дайындау әдісі. Бастапқы материал ретінде жұқа табақты прокат қызмет етеді. Қалыңдығы 15 мм дейін болат табағы кезінде ТҚ суық күйінде жүзеге асырылады. Терең қуыстары бар бөлшектер пішіні бойынша ТҚ кезінде бастапқы дайындаманың жоғары иілгіштігі, ұсақ түйіршікті құрылымы,  біркелкі қалыңдығы болады.

4.12- сурет. Пішу түрлері: а

4.13- сурет Қима: а

б

в

ТҚ кезіндегі материалдардың шығыны пішуге байланысты, яғни дайындамадың бастапқы табағы (лентасы) ауданы бойынша орналасу әдісіне байланысты болады. Тиімсіз пішу (4.12

а- сурет) көп қалдықтар береді, алайда оларды жартылай қолдануға болады (мысалы, қоршаулар секциясын дайындау үшін). Аз қалдықты пішу (4.12 б- сурет) аз қалдық береді. Қалдықсыз пішу алу үшін осындай пішіндегі дайындаманы іріктеу аса тиімді болады (4.12 в- сурет). Табақты қалыптау келесі операцияларды жүйелі немесе бірге қолдануды қамтиды: бөлгіш (кесу, шабу, тесу) және пішін өзгерткіш (иіліс, созу, қалып құю, қысу, көмкеру).

Кесу

а- сурет) немесе еңіс жүзі (гильотин) бар қайшылар қолданылады. Сынық немесе қисық сызықты контур бойынша кесуді тік (4.13 б -сурет) немесе еңіс (4.13 в -сурет ) жүздері бар дөңгелекті қайшылармен орындаған ыңғайлы болады.

Шабу және тесу

Иіліс

4.14- сурет. Табақты қалыптау тәсілдері: а

в

г , д

қажетті бұрышына қатысы бойынша 3.. .12° төмендету керек), майысу сызының ішкі жағында қысу кернеуінің және сыртқы жағында созылудың пайда болуын барынша ескеру керек (ішкі жағында созылма, ал сыртқы жағында сызаттар пайда болуы мүмкін).

Созу

б- сурет ) жазық бастапқы дайындама пуансонның қысылуымен қақпақ түзе отырып оралады. Тангенциалдық кернеу әсерінен фланецте қатпарлар түзілуі басталуы мүмкін. Қатпарлардың түзілуін алдын алу үшін фланецті матрицаның дөңес бетіне қысады. Қайталап созу кезінде (аралық босаңдатумен) аса терең немесе сатылы қалпақ алуға болады (4.14 в- сурет).  Жіңішкелеумен созу кезінде дайындама қабырғаларын созады және олардың қалыңдығы түбіне қарағанда аз болады.

Қалып құю

Көмкеру және сыпырып алу

Бақылау сұрақтары

4.6.  Машина жасау профильдерін өндіру әдістері Автомобиль және авиа құрылыста әртүрлі профильдер қолданылады, олардың талап етілетін сұрыбын тығыздаумен, сым тартумен, табақ металлын профильдеумен алады. Тығыздау кезінде металл қажетті профильдің қимасына сәйкес келетін тұйық бетінен тесік арқылы қысылады. Дайындамада өтпелі тесік жасау керек. Тығыздау үдерісінде (4.15

4.15- сурет. Машина жасау профильдерін өндіру әдістері: а

пресс-шайбамен 5 бірге дайындама металлын матрица 3 мен ине 4 арасындағы саңылауға қысады. Бастапқы дайындама тығыздау кезінде кесек немесе прокат болып табылады. Бұйымның сыртқы қабатының дәлдігін және сапасын жақсарту үшін дайындаманы алдын ала қайрайды. Тығыздаумен түсті металлдардан және қорытпалардан (3...250 мм толық қимасымен, 1.3 мм қабырғаның қалыңдығы бар 20.400 мм бүтін қимамен) тұратын әртүрлі профильдер алынады (4.15, б сур). 40ХН, 30ХГСА таңбалы болаттан 30. 160 мм диаметрімен, 2.10 мм қабырға қалыңдығымен құбырларды, 2,5 мм дейінгі қимасы бар профильдерді тығыздайды. Сым тарту кезінде дайындаманы тарылу сым тесіктері арқылы тартады. Әдетте сым тарту металлды суық деформациялау кезінде жүзеге асырылады. Бастапқы дайындама прокат немесе болаттан немесе түсті қорытпалардан жасалған тығыздалған шыбықша болып табылады. Құбырлар сымын тарту жақтаусыз (онымен қоса ішкі диаметр кішірейеді) немесе жақтаумен (қабырғаның ішкі диаметрі және қабырғасы кішірейеді). 4.15, в суретте ұзын бекітілген жақтаудағы 3 құбырлар 1 сымын тарту көрсетілген. Құбыр профилі сымдардағы тесіктің пішінімен 2, қабырға саңылауы – сым және жақтау арасындағы саңылаумен анықталады. Әдетте қажетті профильді алу үшін шекті мәндерден (1,25...1,45) асып түсетін қажетті ақпарат керек, сондықтан сым тартуды аралық босаңдатумен сымдар қатары арқылы бірнеше өткелде қолданылады. Сым тартумен алынатын бұйымдар сұрыптамасы әртүрлі (4.15, г сур.): диаметрі 0,002.10 мм сым, диаметрі до 500 мм дейін болат шыбықшалары , фасон профильдері, калибрленген құбырлар және т.б. Қабырғалары жұқа (2 мм дейін) фасон профильдерін табақты материалдан жасалған пішінигіш орнақтардан алады. Прокатпен профильдеу үдерісі жолақ немесе лента қимасының пішінін бастапқы дайындамаларды бірнеше айналмалы фигуралы дөңгелектер жұбы арқылы жүйелі өткізу кезінде ақырын өзгертумен (10 өткелге дейін) негізделеді.

Бақылау сұрақтары

Дәнекерлеу — біріктірілетін дайындамалардың бетінде атомаралық және молекулааралық байланыстардың пайда болуы есебінен ажыратылмайтын қосылыстар алудың технологиялық үдерісі. Дәнекерлеуді қолдану дайындамалар конфигурациясын жеңілдетуге, ажыратылмайтын жиынтық бірліктердің сапасы мен дайындау өнімділігін арттыруға, түпкілікті бұйымның өзіндік құнын төмендетуге мүмкіндік береді.

5.1.  Жалпы мәліметтер Дәнекерлеу жігін алу үшін дайындамаларды ілінісудің атомаралық күштері әрекет ете бастайтын қашықтықта жақындату қажет. Дәнекерлеудің екі тәсілін ажыратады: қысыммен дәнекерлеу және балқытумен дәнекерлеу. Қысыммен дәнекерлеген кезде дайындамалар беткейлердің бірлескен пластикалық деформациясы жолымен қосылады. Бұл кезде микробұдырлар мыжылып, зеңдер бұзылады және жойылады, дайындамалар арасында тығыз байланыс және атомаралық күштердің әрекеті үшін шарттар қамтамасыз етіледі. Деформация кедергісін төмендету үшін дәнекерлеу аймағын әдетте қыздырады. Балқытумен дәнекерлеу кезінде дайындамалардың жиектерін балқытады. Нәтижесінде балқытылған металдың жалпы дәнекер ваннасы пайда болады. Қатқаннан кейін дәнекерлік жік алынады. Дәнекерлеу аймағына қосымша энергия енгізу түрі және тәсілі бойынша электрлік (доғалы, электрошлакты, түйіспелі), химиялық (газбен) және механикалық (суық, үйкеліспен) дәнекерлеуді ажыратады.

Дәнекерленушілік

жақсы дәнекерленетіндер (әдетте жік құрылымы дайындама құрылымына ұқсас болатын біртекті қоспалар); қанағаттанарлық дәнекерленетіндер (әдетте түрлі физикалық-химиялық қасиеттерге ие, қосылыста қатты ерітінділер немесе интерметаллидті қосылыстар түзетін қоспалар). Жік және жік маңындағы аймақтың жоғары температурада қызуы және олардың тез салқындауы салдарынан шыңдалған құрылымдар түзілуі ықтимал, бұл шыңдалған сызаттарға әкелуі мүмкін; нашар дәнекерленетіндер (бір-бірімен әрекеттеспейтін материалдар, әсіресе, «металл — металл емес» жұптар). Дәнекерлеу сапасы жіктің бұйымды пайдаланудың шынайы шарттарына сәйкестігі бойынша бағаланады. Мысалы, жүктеме астында жұмыс істейтін бұйымдарда дәнекерлеу сапасы жік және жік маңындағы аймақтың төзімділік көрсеткіштері, дәнекерлеу ақаулықтарының — сызаттар, тесіктердің болуы және бөгде қосылыстардың болуы бойынша бағаланады

Бақылау сұрақтары

5.2. Доғалы дәнекерлеу Доғалы дәнекерлеу кезінде электрлік доға жылу көзі болып табылады. Дәнекерлеуші электродтар санына және олардың қосылуына байланысты дәнекерлеудің келесі сызбаларын ажыратады:

және дәнекерленуші дайындамалар қосылған. Электрлік доға

электрод

және дәнекерленуші дайындамалар

арасында жанып тұр. Дәнекерлеуші жік электродты немесе қосымды шыбықшаны

балқыту есебінен алынады.  Үш қосылым болуы мүмкін: ауыспалы тоқпен; тұрақты тоқпен, тура қосылыспен (дайындама катод болып табылады);

5.1-сурет. Электрдоғалы дәнекерлеу сызбасы: а

тұрақты тоқпен, кері қосылым (дайындама анод болып табылады); Электрлік доға — металл газдары және буларының иондалған атмосферасына берілетін қуатты, тұрақты разряд. Қолмен доғалы дәнекерлеу (ҚДД) кезінде доғаны жағу үш кезеңде өтеді: электродтың дайындамаға қысқа тұйықталуы; электродты дайындамадан 3...6 мм-ге айыру; орнықты доғалы разрядтың туындауы. Қысқа тұйықталу кезінде электродтың ұшы мен оның маңындағы ауа кеңістігі жылынады. Электродты айырған соң оның жылытылған ұшынан электрондар эмиссиясы басталады.  Электрондардың газ молекулаларымен соқтығысуы олардың иондануына әкеледі, және доға жанады. Дәнекерлеу автоматтарында және жартылай автоматтарда доға қосымша жоғары жиілікті тоқ импульсі көмегімен жанады. Доғаның электрлік қасиеттері доғаның орнықты жану аймағын (сызықталған учаскелер) көрсететін статикалық вольтамперлік сипаттамамен сипатталады (5.2-сурет, а). Сипаттама үш учаскеден тұрады: І — металды ірітамшылы ауыстыру учаскесі (дәнекерлеу үшін қолданылмайды); ІІ — металды ұсақтамшылы ауыстыру учаскесі (дәнекерлеудің барлық түрі үшін қолданылады); ІІІ — металды сорғалатып ауыстыру (металды дәнекерлеу автоматтарымен терең балқытып алу немесе балқытып қалыптастыру үшін қолданылады).

5.2-сурет. Доға және дәнекерлеуші трансформатордың сипаттамасы: а

x

қт

дән

xx

1.2 3.5

2.3 3.4 4.5 5.6 6.7

Дәнекерлеуші тоқтың көзі ретінде генераторлар мен  трансформаторлар қолданылады. Дәнекерлеуші генератордың ПӘК төмен және электр желілері болмаған жағдайда қолданылады. Дәнекерлеуші трансформаторлар жоғары сенімділікке және ПӘК-не ие. Оның вольт-амперлік сипаттамасын қарастырайық (5.2-сурет, б, қисық 3). Кез келген трансформатордың екі сипатты нүктесі болады (бос жүріс кернеуі —

x

және қысқа тұйықталу тоғы —

қт ). Егер трансформатордың сипаттамасына доғаның сипаттамасын түсірсе (қисық 1), сипаттамалардың қиылысу нүктесі кернеу және доғаның орнықты жану тоғын береді. Кестелерден көрінгендей, жатық құлайтын сипаттама деп аталатын, әдеттегі трансформатордың сипаттамасы (қисық 2), дәнекерлеу үшін үйлеспейді, өйткені доғаның ұзындығы өзгерген кезде (доғаның сипаттамасы ауысады), дәнекерлеу тоғы шұғыл өзгереді. Дәнекерлеу үшін шұғыл құлайтын сипаттамалы трансформаторлар қолданылады (қисық 3). Дәнекерлеу тоғының

дән

және доға кернеуінің

д эксперименталды тәуелділігі диаметрі 3 мм дейін электродтар үшін келесідей болады:

д

= α + βL д

св

онда α

және β

α =

β

= 2 В/мм; L д

30... 50 А/мм;

э

э

= 0,8.3 мм.

Диаметрі 3,6 мм электродтармен дәнекерлеу кезінде дәнекерлеу тоғы анағұрлым нақты формула бойынша есептеледі

дән = (

• Тік және жоғарғы жіктерді дәнекерлеу кезінде тоқ күші беткей жіктерді дәнекерлеумен салыстырғанда 10.....20%-ға аз болады. Электрод диаметрі дәнекерленетін металл қалыңдығына байланысты таңдалады (5.1-кесте).

Қолмен доғалық дәнекерлеу.

ҚДД үдерісінің сызбасы 5.3-суретте көрсетілген. Дәнекерлеу жабылған электродтармен жасалады. Доға

электродтың білігі

мен дайындама металл

арасында жанады. Доға температурасы 6000....7000°С. Полярлыққа сәйкес тура қосылым ұсынылады, яғни, электрондар

қозғалысының бағыты металл тамшысының

ағу бағытымен сай келеді .

Катод (электрод) және анод температурасы тиісінше 2400 және 2600°С құрайды. Білікпен бірге электродтың жабыны (сылағы)

да балқиды, және доғаның айналасында қорғаныс газ атмосферасын

және сұйық металдың

бетінде сұйық шлак ванна

түзеді.

Шлак ваннасы және сұйық металл ваннасы дәнекерлеуші ванна құрайды. Доға жылжыған сайын дәнекерлеуші ванна қатайып, дәнекерлеуші жік

және қатты шлак қабатын түзеді 7.

Темірдің иондалуының Салыстырмалы жоғары әлеуетікезінде (7,8 эВ) доғаның тұрақты жануы үшін салыстырмалы жоғары кернеу қажет.  Доғаның жануын тұрақтандыру үшін сылаққа иондалу әлеуеті төмен иондаушы заттарды (сілтілі-жер металдар және олардың қоспалары) қосады. Сұйық дәнекерлеуші ваннада металлургиялық үдерістер өтеді, сондықтан темір оксидін қалпына келтіру үшін сылаққа ашығыштар қосады. Қорғаныс  қалпына келтіретін атмосфера құру үшін сылаққа газ түзетін компоненттер (органикалық заттар — крахмал, сүрек, ұн) қосады. Дәнекерлеуші ваннада легирлеуші   қосымшалардың жанып кетуінің орнын толтыру үшін сылаққа және білікке тиісті легирлеуші компоненттер қосады. Сұйық шлак сұйық металдың бетіне қалқып шығып, оны сілтіленуден қорғайды, қатты шлак қабат та ыстық жікті сілтіленуден қорғайды, сондықтан электродтар сылағына шлак түзгіштер қосады. Ауыспалы тоқпен дәнекерлеу кезінде доға тұрақсыз, өйткені бір кезең ішінде кернеу екі рет азаяды

д . Доғаны тұрақтандыру үшін электродтар сылағына ауыспалы тоқпен дәнекерлеу үшін доғаны тұрақтандырғыштар қосады.

200...400

75... 200

400-ден астам

Тұрақты тоқпен дәнекерлеуге арналған электродтарда мұндай   компонент жоқ, сондықтан оларды ауыспалы тоқпен дәнекерлеу үшін қолдануға болмайды. Бұл электродтардың шетжағы қызыл түспен боялады. Электрод білігі сапалы болаттан жасалған (күкірт пен фосфор құрамы 0,3%-дан аз емес) және диаметрі бойынша қатты шегі бар. Дәнекерлеуші сымды кәдімгі болат тәрізді таңбалайды, алайда «болат» деген сөзден кейін Дән – дәнекерлеуші деген белгі қояды. Ультракүлгін сәулеленудің ықпалынан қорғау мақсатында дәнекерлеуші қорғаныс арнайы киіммен (брезент роба, брезент қолғаптар) және ашықтығы дәнекерлеу тоғының шамасына байланысты болатын, жарық сүзгіш бетпердемен жұмыс жасауы керек

(электродты сыммен), қосынды қабаты доғаны және дәнекерлеу ваннасын қорғайды; дәнекерлеуші сымды беру және дәнекерлеуші аппараттың (дәнекерлеу автоматтары) орнын ауыстыру механизацияландырылған.

Дәнекерлеуші машинаның негізгі элементтері 5.4, а-

Кассетаға

белдекке оратылған дәнекерлеуші сым

,  аунақшалы механизммен

дәнекерлеу аймағына беріледі. Доға

дайындама

мен дәнекерлеуші сымның арасында жағылады. Қуат көзі

дәнекерлеудің тұрақты кернеуін және доға жануының жоғары жиілікті импульсті кернеуін қамтамасыз етеді. Кернеу дәнекерлеуші сымға түйіспелі мундштук

арқылы беріледі. Дәнекерлеудің барлық аймағы бункерден

берілетін қосынды

қабатымен жабылған .

Жіктің қалыптасу сызбасы 5.4, б-суретте берілген. Доға

жанған кезде дайындама

және дәнекерлеуші сымның

арасында

5.4-сурет. Қосынды қабаты астындағы дәнекерлеу: а

б

үсті балқытылған шлакпен

және балқытылмаған қосынды

қабатымен жабылған, балқытылған металдың

ваннасы пайда болады.   Дәнекерлеу аймағында пайда болатын булар мен газдар сұйық металды дәнекерлеу бағытына қарама-қарсы жаққа ысырады. Доғаның негізінде сұйық металдың жұқа қабаты қалады. Доға жанатын жабық қуыстың арқасында металдың шашырауы және қалдығы өте аз болады. Шлактың балқу температурасы негізгі металға қарағанда біршама төмен, жік баяу қатаяды, бұл бет жаққа металл емес және газ қосылымдардың шығуын және жіктің

жоғары сапасын қамтамасыз етеді Қосынды қабаты астындағы дәнекерлеумен конструкциялық және жоғары легирлеуші болаттарды, никель қоспаларын дәнекерлейді. Дәнекерлеуші сымның маркасы дәнекерленетін металға байланысты болады. Төмен көміртекті және төмен легирленген болаттарды дәнекерлеу үшін АН-348А; АН-60; Фц-9; КВС-19 маркалы марганец және кремний қосындылары қолданылады. Легирленген болаттарды дәнекерлеу үшін АН-20С; АН-20СМ; АН-20СП; К-2 және басқа маркалы керамикалық төмен кремнийлі және кремнийсіз қосындылар қолданылады. Дәнекерлеудің негізгі параметрлері келесідей: дәнекерлеуші сымның диаметрі 0,8...5 мм; қосынды өзегінің мөлшері 0,25... 3,0 мм; 1 дән

д =

20....50 В; дәнекерлеу жылдамдығы 0,15....3 м/мин.

ҚДД салыстырғанда, қосынды қабаты астындағы дәнекерлеу жоғары өнімділікті, дәнекерлеудің жоғары және тұрақты сапасын, дәнекерлеушінің үздік еңбек шарттарын қамтамасыз етеді. Алайда төбелік және тік жіктерді дәнекерлеу мүмкін емес, қол жету қиын жерлерді немесе қисық сызықты жіктерді дәнекерлеу тек жартылай автоматтандырылған режимде ғана мүмкін болады.

дәнекерлеуде қосынды қабаты астындағы дәнекерлеудің кемшіліктері болмайды. Қорғаныс газдары ретінде әдетте аргон, гелий, көмірқышқыл газ немесе осы газдардың оттегімен қоспасын пайдаланады. Аргон және көмірқышқыл газды жеткізу бойынша деректер 5.3 кестеде келтірілген.

Газ

Ar

Сұр

(сұйытылған) Көмірқышқыл газ ортасында дәнекерлеуге арналған принциптік сызба 5.5, а-суретте келтірілген. Кассета

белдегіне оратылған, мысталған дәнекерлеуші сым

(балқыған электрод), аунақшалы механизммен

дәнекерлеу аймағына беріледі. Доға

дайындама

мен дәнекерлеуші сымның арасында жағылады. Қуат көзі 8 дәнекерлеудің тұрақты кернеуін және доға жануының жоғары жиілікті импульсті кернеуін қамтамасыз етеді. Кернеу дәнекерлеуші сымға т

үйіспелі мундштук

арқылы беріледі. Баллоннан шығатын қорғаныс газ редуктор арқылы дәнекерлеу аймағына келте құбыр 7 арқылы беріледі Көмірқышқыл газ ортасында дәнекерлеуді тура полярлықтың тұрақты тоғында жүргізеді. Доғаны жоғары температурасының ықпалымен көмірқышқыл газ оттегі бөле отырып ыдырайды: 2СО

, сондықтан электродты сымның құрамында ашығыш-элементтер болуы керек (болат Св08ГС; болат Св10Г2С). Дәнекерлеуді жоғары тығыздықты тоқта жүргізеді (80... 100 А/мм

). Дәнекерлеу кезінде металдың ірітамшылы ауысуы және едәуір шашырау байқалады. Шашырауды азайту үшін 80 % СО

қоспасын қолданады.

Аргон-доғалы дәнекерлеуге (АДД) арналған қондырғы ұқсас сызбаға ие, бірақ балқымайтын электродты

қолданумен және дәнекерлеу аймағына қосымды сыммен

берілуімен ерекшеленуі мүмкін (5.5, б-сурет). Балқитын электродпен АДД  қалыңдығы 1... 20 мм металды дәнекерлеу үшін пайдаланылады. Дәнекерлеудің негізгі параметрлері келесідей: дәнекерлеуші сымның диаметрі 0,6...3 мм;

дән

д = 20...30 В; дәнекерлеу жылдамдығы 0,2...4 м/мин. Дәнекерлеуді кері полярлықтың тұрақты тоғында орындайды.

5.5-сурет. Қорғаныс газдар ортасында дәнекерлеу: а

Балқымайтын электродпен АДД қалыңдығы 0,8...10 мм металды дәнекерлеу үшін қолданылады. Негізгі параметрлері: дәнекерлеуші сымның диаметрі 0,5...6,5 мм;

дән =

д = 10...30 В; дәнекерлеу жылдамдығы 0,1...0,8 м/мин. Дәнекерлеуді кері полярлықтың ауыспалы немесе тұрақты тоғында орындайды. Болаттарды көбіне газдар қоспасында жүргізеді: Ar + 1% О

5.3. Плазмалық доғамен дәнекерлеу Плазмалық дәнекерлеу кезінде жылу көзі болып плазмалық ағыс табылады — 20 000 °С дейін температурадағы газдың иондалған  бөлшектерінің бағытталған ағыны. Газды электрлік доға бағаны арқылы өткізе отырып плазма алады (5.6, а-сурет). Электрод

пен шүмек

арасында жанатын доға

бағанын қабырғалары суытылатын тар арнаға

орналастырады, және ол арқылы газды үрлейді. Доға бағаны қысылады. Үрілетін газ бөлшектерінің жиі соқтығысуы олардың жоғары иондалуына әкеледі. Плазмалық доға

5.6-сурет. Плазмалық жанарғы: а

5 — шүмек; 6 — арна; 7 — дайындама

Бөлінген типті плазмалық доғалы (5.6, а-суретті қара) және электрод

пен дайындама

Бірінші типті жанарғыларда доға бағаны жанарғы корпусының электродтан керамикалық ендірмемен

оқшауланған

арнасында орналасады. Доғаны дайындамаға жақындата немесе алыстата отырып, жұқа (10 мм дейін) дайындамаларды ысыту, пісіру, кесуге, дәнекерлеуге болады. Екінші типті жанарғыларда доғаның жоғары тиімді қуаты болады, бұл салыстырмалы қалың (50 мм дейін) дайындамаларды кесуге мүмкіндік береді. Плазма құрайтын газ ретінде әдетте аргонды қолданады, одан қуатты доға алу үшін – сутегін немесе азотты пайдаланады. Плазмалық доғаны металдар және металл емес материалдарды дәнекерлеу, барлық материалдарды кесу, балқыма қаптау, тозаңдату және т.б. үшін қолданады.

Бақылау сұрақтары

Оттегі «Оттегі» деген қара түсті жазуы бар көк түсті баллондармен жеткізіледі. 15 МПа қысым кезінде баллонға 600 л оттегі сыяды.

Барлық оттегі аппаратурасы маймен байланысқа түспеуі керек. Олай болмаған жағдайда тереңдігі 5 м дейін шұңқырды тудыратын баллонның жарылысы болады. Ацетилен «Ацетилен» деген қызыл түсті жазуы бар ақ түсті баллондарда жеткізіледі.

Ацетиленнің жарылыс қаупі бар, сондықтан ацетиленді белсендірілген көмірмен және ацетонмен толтырылған баллондарға құяды.  Ацетонда еріген ацетилен белсендірілген көмірдің тесік массасына сіңеді және қауіпсіз болады. Ацетиленді ацетилендік генераторларда алуға да болады (карбидтің сумен реакциясы кезінде), алайда мұндай тәсіл аса қауіпті. Газды баллоннан жанарғыға берген кезде газ қысымын төмендету үшін газды редукторларды пайдаланады (5.7-суретті қара). Редуктордың бекіткіш қақпақшасы

бекіткіш серіппенің

қысымы және икемді мембрананың

қысымы астында болады. Редукцияланған газдың қалыпты жұмыс қысымы кезінде төмен қысымды камерада

тепе-теңдік орнайды, бекіткіш қақпақша бекіткіш серіппенің ауытына

жабысады және жоғары қысымды камерадан

(баллоннан) газдың келуіне тосқауыл болады.  Икемді мембрана реттеуші серіппемен

5.7-сурет. Газды редуктор:

қыспалы диск 5 және итермеші  9 арқылы бекіткіш қақпақшаға әсер етеді және оны ашуға тырысады  Реттеуші серіппенің керілуін өзгерте отырып, жұмыс қысымын өзгертуге болады. Дәнекерлеу үшін көбіне инжекторлы типті газ-дәнекерлеуші  жанарғылар пайдаланылады (5.8, а-сурет), өйткені олар анағұрлым қауіпсіз. Оттегі 0,1...0,4 МПа қысыммен оттегілік шұра

арқылы  инжекторға

келіп түседі. Инжектордың тар арнасынан үлкен жылдамдықпен шығып, оттегі шұра

арқылы түсетін ыстық газды сорады. Араластырғыш камерада

ыстық қоспа алынады, ол  мундштук

арқылы ауысым ұштыққа

беріледі. Жарылысқа жол бермеу үшін ең алдымен оттегі шұрасын ашады, ал дәнекерлеу аяқталған соң бірінші ыстық газды ашады.

Дәнекерлеуші өндірісте жеті нөмірлі жанарғылар қолданылады (5.4 кесте). Газ жалынының сыртқы түрі және температурасы ацетилен мен оттегі көлемінің арақатынасына байланысты болады (β = V

):   β = 1...1,3 — қалыпты жалын; β = 1,5...1,7 — қышқылдандыратын жалын; β = 0,95 — көміртектендіргіш жалын. 5.8, б-

суретте көрсетілгендей , жалын құрылымы бойынша біртекті емес.  1 аймақ — жалын ядросы, 2 аймақ — қалпына келтіретін жалын, 3 аймақ — алау.

Ұштық нөмірі

Саңылау диаметрі:

0,6

1,2

1,6

2,5

3,8

мундштуктың 0,8

1,15 1,5 1,9 2,3 2,8 3,5

5.8-сурет. Газ-дәнекерлеуші инжекторлық жанарғы: а

б

Металдарды газ-қышқылды кесу ысытылған металды таза оттегі ағынында жағудан тұрады. Кесу үдерісін іске асыру үшін келесі шарттар қажет. Металдың жылу өткізгіштігі тыс жоғары болмауы керек (кесік шетіндегі жылудың шоғырлануы үшін). Шлактарды балқыту температурасы металдың оттегіде жану температурасынан төмен болуы керек.  Кесу кезінде бөлінетін жылу саны үдерістің үздіксіздігін сүйемелдеуі керек. Металды балқыту температурасы оның оттегіде жану температурасынан жоғары болуы қажет. Бұл шарттарға төменкөміртекті және төменлегирленген болаттар анағұрлым толық сай келеді. Болаттағы көміртек құрамы 0,4...0,5 % болған кезде кесу күрделенеді, 1,2 % болса, кесу мүмкін емес. Болатта марганец құрамы 4...10 % болғанда, кесу күрделенеді, 14 % болса, кесу мүмкін емес. Газды кескіш газды жандырғыдан қосымша оттегілік шұрасы болуымен ерекшеленеді. Кесу үдерісі екі кезеңде жүреді.  Бірінші кезең — кесу аймағын металдың оттегіде жану температурасына дейін ысыту (көп ұшқынның пайда болуымен сипатталады); екінші кезең — кесу (негізгі жолдан ацетилен мен оттегі өшіріледі, қосымша шұрамен оттегі қосылады).

Бақылау сұрақтары

5.4. Электрлік түйіспелі дәнекерлеу Түйіспелі дәнекерлеу — қосылыс жерін металмен өтетін электр тоғымен қысқа уақытқа жылыта отырып қысыммен дәнекерлеу (5.9-сурет), бұл кезде анағұрлым ысыну дайындамалар түйісінде бақыланады (

дай +

эл

<<

к ,

дай +

эл

к

Түйістік, нүктелік, рельефтік және аунақшалы (жіктік) дәнекерлеуді ажыратады.

Түйістік дәнекерлеу.

Дәнекерлеудің бұл түрі дайындамалар түйісудің барлық беті бойынша қосылуымен сипатталады. Дәнекерлеуші машина 5.10, а-суретте көрсетілген. Тұғырда

тақталар орнатылған: жылжымайтын

және бағыттаушылар

бойынша ауысатын, жылжитын

тақта .

Дайындамалар

қысқыштарға

орнатылады. Дәнекерлеуші тоқ трансформатордан

беріледі.

Кедергімен дәнекерлеуді (дайындама шеттерін термопластикалық жағдайға дейін ысыту) және балқытумен дәнекерлеуді (шеттерін балқытуға дейін ысыту) ажыратады. Кедергімен дәнекерлеу режимдері 5.10, б-суретте көрсетілген. Дәнекерлеу үдерісі үш кезеңмен өтеді: дайындамаларды алдын ала бастыру (І аймақ); шеттерді қыздыру (ІІ аймақ); сомдау — дайындамаларды бастыру және ұстау (ІІІ аймақ). Дайындамалардың қимасы формасы бойынша бірдей (5.10, в-сурет), тотыққан заттардан  тазартылған және минималды периметрі болуы керек. Бұл тәсілмен төменкөміртекті, төменлегирленген болаттардан, алюминий және мыс қорытпалардан жасалған,  қимасы 100 мм

дейін дайындамаларды дәнекерлейді.

Балқытумен дәнекерлеу режимдері  5.10, г-суретте көрсетілген. Үздіксіз  балқыту кезінде дайындамалар арасында кішкене саңылау қалдырып, кернеуді қосады және бірқалыпты дайындамаларды жақындастырады. Балқытылған және қайнап жатқан металл сыртқа лақтырылады. Түйістің бүкіл беті бойынша біркелкі балқытуға қол жеткен соң сомдауды бастайды. Үзілмелі балқыту кезінде дайындамаларды бірнеше рет  жақындастырады және ажыратады,

5.10-сурет. Түйістік дәнекерлеу: а

3, 6

д

бұл түйіс бетінің тез балқуына әкеледі. Бұдан әрі сомдауды жүргізеді. Балқытумен дәнекерлеу дайындама шеттерін мұқият даярлауды талап етпейді, алайда балқытылған металл қатып, артылым түзеді (5.10, д-сурет), оны механикалық тәсілмен жою қажет. Балқытумен дәнекерлеу әр түрлі металдан жасалған әр түрлі қималы дайындамаларды дәнекерлеуге мүмкіндік береді.

5.11-сурет. Нүктелік дәнекерлеу: а

в

бастыру күші;

с

Нүктелі дәнекерлеу.

Мұндай дәнекерлеу табақты және басқа дайындамаларды үсті-үстіне қосуға мүмкіндік береді. Дәнекерлеуді бастамас бұрын тұйіспелі беткейлерді тазартады және майдан арылтады. Дайындамаларды

дәнекерлеуші машинаның төменгі және жоғарғы электродтары арасында орнатады (5.11, а-сурет). Әрі қарай дайындамаларды қысады және тоқ береді. Жылытуды түйіспелі беткейлер арасында сұйық нүкте

пайда болғанға дейін жүзеге асырады. Содан кейін сомдауды бастайды. Дайындамаларды бір мезгілде екі нүктеде қосу үшін біржақты дәнекерлеуді қолданады. Ол үшін дайындамаларды мыс тақтаға

орнатады (5.11, б-сурет) және дайындамалардың бір жағында орналасқан электродтармен бастырады. Нүктелік дәнекерлеудің циклограммасы 5.11, в-суретте келтірілген. Дәнекерлеу үдерісі үш кезеңмен өтеді: І - дайындамаларды алдын ала бастыру; ІІ – сұйық дәнекерлеуші нүкте пайда болғанға дейін қыздыру; ІІІ - сомдау (дайындамаларды бастыру және ұстау). Дәнекерлеуді жұмсақ және қатты режимдегі деп ажыратады (5.5-кесте). Жұмсақ режим тұрмыстық дәнекерлеуші машиналарда қолданылады. Өнеркәсіпте қатты режимді қолданады, бұл тотығуға төзімді болаттарды, алюминий және мыс қорытпаларды дәнекерлеуге мүмкіндік береді. Нүктелі дәнекерлеу үздіксіз жік алуға мүмкіндік бермейді.  Дәнекерлеуші нүктелер арасындағы минималды қашықтық

5.12-сурет. Роликтік (жіктік) дәнекерлеу: а

в

дәнекерленетін табақтардың 10 жиынтық қалыңдығынан көп болуы керек. Әйтпесе, шунттау орын алады, яғни тоқ бұның алдында алынған дәнекерлеу нүктесі арқылы өтеді.

Аунақшалы (жікті) дәнекерлеу.

Мұндай дәнекерлеу үздіксіз жікпен табақты материалдарды қосу үшін арналған. Бұл үшін дайындамаларды айналып тұрған аунақшалар

арасында орналастырады (5.12, а-сурет). Жікті дәнекерлеуді, нүктелі дәнекерлеу сияқты электродтар біржақты орналасқан кезде орындауға болады (5.12, б-сурет). Үздіксіз (5.12, в-сурет) және импульсті (5.12, г-сурет) аунақшалы дәнекерлеуді ажыратады. Үздіксіз дәнекерлеу кезінде жік және жік маңындағы аймақ металының қатты қызуы болады, бұл жіктің сапасы мен аунақшалардың жұмыс қабілетіне теріс ықпал етеді. Тоқты импульсті берген кезде металдың шамадан тыс қызуы болмайды. Бұл ретте, дәнекерлеуші нүктелер бір-бірін өз диаметрлерінен 1/3 немесе 1/4-ке жауып тұруы қажет. Шунттаудың үлкен әсеріне байланысты жиынтық қалыңдығы 3 мм асатын табақтарды дәнекерлеу мақсатқа сай емес.

Бақылау сұрақтары

5.6. Суық дәнекерлеу Суық дәнекерлеу — ажыратылмайтын қосылыстар алудың анағұрлым қарапайым тәсілдерінің бірі. Металдардың қосылуы жылытылмаған дайындамалардың дәнекерленетін бөлшектерінің (қысыммен дәнекерлеу) бірлескен деформациясы кезінде жүреді (5.13, а-сурет). Дайындама бөлшектері күшпен

(шөгінді күші) деформацияланған кезде зеңдер бұзылады, микробұдырлардың шыққан жерлері мыжылады. Дайындамалар атомаралық күштер әсер ететін қашықтықта жақындасады. Дәнекерлеудің бұл тәсілінің негізгі технологиялық сипаттамасы болып  пластикалық деформация Ɛ шамасы (деңгейі) табылады (5.13, б-сурет). Жіктің пайда болуы кейбір сыни мәнде мүмкін болады (

нүктесі).

Егер деформация деңгейі сыни мәннен жоғары болса және бұл кезде қосылыс беріктігі негізгі металл беріктігіне жететін болса (ơ=80...90%), қосылыстың түзілуі түйіспенің барлық алаңы бойынша жүреді. Суық дәнекерлеумен түйіспелі, айқаспа және таңбалы қосылыстарды  орындайды. Дәнекерлеу алдында дайындамалардың бетінен ірі кедір-бұдырлар жойылады. Бұл үшін айналмалы сымды шөткелер қолданылады (айналу жиілігі 1500...3000 айн/мин; шөтке диаметрі 100....200 мм). Түсті металдар және қоспалардан жасалған дайындамалардың бетіне электролиттік немесе химиялық тәсілмен қалыңдығы 6.10 мкм никель қабатын салады. Беткейлерді абразивті құралмен немесе химиялық жолмен өңдеуге болмайды, өйткені бұл металдың пластикалық деформациясын нашарлатады. Мұндай тәсіл икемділігі жоғары біртекті немесе әртекті қоспалардан жасалған дайындамаларды дәнекерлеуге мүмкіндік береді. Икемділігі аз қоспаларды дәнекерлеген кезде алюминий, мыс, никельден жасалған пластикалық төсемдерді қолдануға болады. Суық дәнекерлеудің негізгі артықшылығы болып дайындамалардың балқуы немесе қызуы болмауы, энергияның аз жұмсалуы, жоғары өнімділігі, жабдықтың қарапайымдылығы,  сенімділігі және портативтілігі табылады

Бақылау сұрақтары

Жылжымайтын ажыратылмайтын қосылыстарға мыналар жатады: күшпен тұйықталатын қосылыстар (жылжымаушылық пластикалық деформация салдарынан туындайтын механикалық күштермен қамтамасыз етіледі); геометриялық тұйықталумен қосылыстар (қосылыс детальдар формалары көмегімен жүзеге асады); молекулярлы қосылыстар  (қосылыс негізінде молекулярлық немесе атомаралық күштер жатады). Автомобиль жасауда кепілді түрде керілген, пісірілген, жабыстырылатын және жамалатын дәнекерлеуші қосылыстар анағұрлым жиі қолданылады.

Детальдарды пластикалық деформациялау жолымен қосылыстар құрастыру Пластикалық деформацияны қамтушы детальды радиалды кеңейтумен және қамтылатын детальды радиалды кеңейтумен – суық баспақтаңқырау  пайда болатын қосылыстар,  керілістерді құрастыру кезінде қолданады (6.1, а-сурет). Керілісті қондырманы айналдыру сәтін немесе әдетте, қосымша бекітілмеген осьтік күшті беру үшін пайдаланады. Түйін мәнді-ауыспалы жүктемелер шарттарында жұмыс жасаған кезде ғана штифтермен қосымша бекітуді қолданады. Конструкциялау мен құрастыру қарапайымдылығы аталған қосылыстардың кеңінен таралуына алғышарт болды. Берілетін күш шамасы (айналдырушы сәттің) тартылу шамасымен анықталады ∆ т =

т

Білікті баспақтаңқыраған кезде микробұдырлардың ирекшелері мыжылады, сондықтан нақты керілу ∆ ф аз болады. Керілу шамасы түйіннің жұмыс шарттарымен айқындалады. Баспақтаңқыраудың анағұрлым күші

F = πf

pDL тең , где f б

р

Детальдарды дұрыс бағыттау үшін білдікте және саңылауда әдетте кірмелі қиықжиек жасайды.

: қамтушы детальды жылытумен қосылыстар (6.1, б-сурет); қамтылатын детальды суытумен қосылыстар (6.1, в-сурет); қайсыбір детальдың пластикалық деформациясымен қосылыстар (мысалы, шыр айналдырумен). Қыздырумен құрастыруды ауыр жүктелген түйіндер үшін үлкен керілуді қамтамасыз ету қажет болған кезде пайдаланады. Мұндай қосылыстардың беріктігі мен сенімділігі микробұдырлар ирешіктерінің  мыжылмай, қарсы жатқан ойдымға енуімен түсіндіріледі. Детальдарды қыздыру 350...370 °С температураға дейін жеткізіледі (температураның үлкен мәндері  қолданылмайды, себебі деформация мен фазалық өзгерулердің артуы мүмкін). Алайда детальдарды қыздыру беттің тотығуына, температуралық кернеудің және жергілікті деформацияның  пайда болуына, қаттылығының төмендеуіне әкелуі мүмкін. Егер бетті материалдың аралық қабатымен жабатын болсақ, қосылыстардың беріктігі артады: қорғасынмен жапқанда — 1,4 есе; мырышпен — 2,7 есе; қалыңдығы 20 мкм синтетикалық үлдірмен  — 1,6 есе. Суытумен құрастыруды күрделі қамтушы немесе қарапайым қамтылатын детальдар үшін қолданады. Суытуды -75 °С дейін - қатты көмірқышқылмен, -100 °С дейін — арнайы суытқыш машиналармен,     -190 °С дейін  — сұйық ауамен,  -195 °С дейін — сұйық азотпен жүргізеді. Суытумен құрастыру,  қыздырумен құрастыру кезіндегіге қарағанда керілуді аз алуға мүмкіндік береді, алайда

6.1-сурет. Керіліспен қосылыс: а

в

D, d

т

қарапайымдылығы және күрделі қамтушы детальдарды пайдалану мүмкіндігі арқасында автомобиль жасауда кеңінен қолданылады (мысалы, қақпақша ауытын орнату).

Бақылау сұрақтары

6.2 Пісіру Пісіру — қатты беттерді анағұрлым жеңіл балқитын балқытылған металмен (дәнекер) дымқылдау есебінен жылжымайтын қосылыстар түзу тәсілі. Дымқылдау кезінде қосылатын детальдар мен дәнекердің арасында атомаралық байланыстар орнайды. Пісіру көмегімен түрлі типті қосылыстарды құрастырады: айқасқан, түйіскен, таңбаланған, телескоптық. Пісірілген қосылыс үш аймақтан тұрады: дәнекер және «дәнекер – қосылатын металл» екі диффуздық аймақ. Пісірілген беттерді дәнекермен дымқылдауды қамтамасыз ету үшін май және зеңді үлдірлерді механикалық (болат шөткемен, абразивті немесе ультрадыбысты өңдеумен) немесе химиялық (кетіру) жолмен жою қажет. Пісірілген қосылыс элементтері болып мыналар табылады: қосылатын беттер арасындағы тесік; галтель — пісіруден кейін түзілетін, пісірілген қосылыс айналасындағы дәнекер білікшесі; пісірілген жік. Пісірудің технологиялық үдерісіне бетті дайындау, детальдар құрастыру, дәнекерді орнату (бәлкім флюс жағылады), пісіру (жергілікті немесе жалпы қыздыру), пісіргеннен кейін қосылысты өңдеу (артық дәнекерді, флюсты жою) жатады. Дәнекер — пісірілген беттер арасындағы тесікке енгізілетін таза металл немесе қоспа. Төмен температуралы пісіру үшін әдетте «қалайы-қорғасын» қоспасын негізіндегі дәнекерді қолданады. Арнайы мақсаттағы дәнекерлерде қоспалар болады: галлий, индий, кадмий, күміс, алтын. Кейбір дәнекерлердің сипаттамасы мен мақсаты 6.1 кестеде келтірілген. Флюстар – тотығу үлдірлерді бұзу, пісірілген беттердің дымқылдануын жақсарту және оларды тотығудан қорғау үшін қолданылатын химиялық заттар. Флюстарда жоғары сұйық ағымдылық, химиялық құрамының тұрақтылығы және балқытылған дәнекер температурасының  кең интервалында белсенділігі, пісірілген металдармен химиялық өзара әрекеттесуі минималды болуы қажет.

Компоненттер (құрамы, %)

пл

Sn (40), Pb (60)

Sb (2)

Cd (12,5)

Zn (60), Cd (40)

Cu (шамамен 100)

Cu (68), Zn (32)

Ыстыққа төзімді болаттар

Флюстар мен олардың өзара әрекет ету өнімдері пісіргеннен кейін шаю немесе булану арқылы жеңіл кетуі тиіс. Мыс немесе күміспен қапталған өткізгіштерді төмен температурамен пісіру үшін канифоль және стеарин-парафинді  (бейтарап) флюстарды қолданады. Болат, мыс, никельді пісіру үшін вазелин негізді пасталарды қолданады (10...15 % мырыш хлориді немесе аммоний хлориді); жоғарылегирленген және тоттанбайтын болаттар үшін судағы мырыш хлоридінің 25...30%-дық ерітіндісін пайдаланады  (қышқылды флюс тоттанған үлдірлерді жақсы ерітеді, алайда пісірілген жерді сумен мұқият шаюды талап етеді).

Қосылыс сипаты бойынша пісіру келесідей ажыратылады: дайын дәнекермен  — кәдімгі капиллярлық пісіру, ол кезде балқытылған дәнекер капиллярлық күштер әсерінен тесікке ағады түйіспелі-реактивті — қоспа құрайтын екі әртектес металды балқыту нәтижесінде сұйық дәнекер алуға негізделген және пісірілген металдар мен оларға жағылған жабындар арасында өз бетінше жүруі мүмкін; реактивті-флюсты — пісірілген металл мен флюс арасындағы химиялық реакция кезінде дәнекердің түзілуін көздейді; металлокерамикалық — үлкен тесіктерді толтыруға қабілетті ұнтақ дәнекерлер көмегімен жасалады. Ұнтақ дәнекер құрамы бойынша пісірілетін металға жақын болатын тығыз балқитын толтырғыштан және жақсы дымқылдандыруды қамтамасыз ететін жеңіл балқитын негізден құралады; диффузиялық — жік кристалданған кезде пісірілетін металл мен дәнекердің диффузиялық өзара іс-әрекетіне негізделген. Төмен температурамен пісіру кезінде пісірілетін детальдар  дәнекерлегішпен, дәнекерлейтін шаммен, газ жанарғылармен, ыстық газбен немесе пештерде қыздырылады, жоғары температуралы пісіруде — индукциялық, газ-жалынды немесе басқа да пештерде,  лазерлік немесе электрондық сәулемен қыздырылады.

Бақылау сұрақтары

6.3 Тойтармалы қосылыстар Тойтармалы қосылыстарды динамикалық жүктемелерге бейім түйіндерді құрастыру кезінде, және дәнекерлеу мүмкіндігі болмаған жағдайларда  қолданады.

Тойтару алдын ала дайындалған саңылауға енгізілген тойтарманың өзегін

тойтармалау арқылы бірнеше детальдардың

және

қосылу үдерісі болып табылады (6.2, а-сурет). (

, 2)4

( 1,2 -

1,1

2,3 2,6

3,5

Саңылау 1,2 2,2 2,5 2,8 3,2 3,7 4,2 5,3 6,4 7,5 8,6

10,8

Салынатын бастиек

алдын ала дайындалған, тұйықтайтын бастиек

өңдеуден кейін өзектің қарама-қарсы ұшында орын алады. Қосылысқа қойылатын талаптарға байланысты бастиек формасы әртүрлі тойтармаларды қолданады (6.2, б-сурет): жоғары жарты шеңберлі бастиек; төмен жарты шеңберлі бастиекпен; тегіс бастиекпен; жасырын бастиекпен; жартылай жасырын бастиекпен; жарылғыш. Тойтарма саңылауын дайындау тойтарма жігінің сапасы үшін шешуші маңызға ие болады. Саңылауларды бұрғылау немесе тесу арқылы жасайды. Тесілген саңылау бұрғыланған саңылауға қарағанда нашар қосылыс береді, өйткені тесу кезінде саңылау шеттері шыңдалып, ол тойтару кезінде сызаттардың пайда болуына әкеледі. Бұдан басқа, тесілген саңылаулар дөңес болып шығады, бұл дайындамалардың беткейін бір-біріне тығыз жабыстыруға мүмкіндік бермейді. Тойтарма саңылау диаметрін тойтарма өзегінің диаметріне байланысты таңдайды (6.2 кесте). Тойтарманың тұйықтайтын бастиегін тура және кері тәсілдермен түзуге болады. Тура тәсіл кезінде (6.3, а-сурет) соққылар тұйықтаушы бастиек тарапынан келеді, сондықтан тойтарылатын детальдарды

6.3-сурет. Тойтару технологиясы: а

е — жікті шеку мұқият сығу қажет.  Кері тәсіл кезінде (6.3, б-сурет) соққылар салмалы бастиек тарапынан келеді, тығыз қосылысқа бастиектің пайда болуымен бірге қол жеткізіледі. Қолмен тойтару реттілігі келесідей. Тойтарманы орналастырған соң тойтарма саңылауында табақтарды тежеу және олардың арасындағы саңылауды жою керек — басқаша айтқанда, табақты керу қажет (6.3, в-сурет). Бұдан әрі қарай балғаның жеңіл соққысымен өзекті тежейді (6.3, г-сурет, соққылар

) және тұйықтаушы бастиекті тойтарады (соққылар 1-3 ). Сығу арқылы бастиекті түпкілікті қалыптастырады (6.3, д-сурет). Қажет болғанда жікті арнайы безеубаспен соғады (6.3, е-сурет).

Бақылау сұрақтары

6.3 Желімді қосылыстар Желімді қосылыстар, қосылыстардың басқа түрлерімен салыстырғанда, түрлі материалдарды түрлі үйлесімдерде қосуға мүмкіндік береді, тоттануға төзімдірек, бұйымды жөндеу кезінде анағұрлым технологиялы, жұқа бұйымдарды қосуға мүмкіндік береді және т.б. Көпшілік желімдердің органикалық табиғаты олардың төмен ұзақ жылуға төзімділігін айқындайды (350 °С дейін). Кремний-органикалық және бейорганикалық полимерлер негізіндегі желімдердің жылуға төзімділігі біршама жоғары болады (1000 °С дейін).

Детальдарды желімдеу үдерісі келесі операциялардан тұрады:

Желімдер үлдір түзетін материалдарға жатады. Бұл материалдардың құрамына мыналар кіреді: үлдір түзетін заттар (термореактивті шайырлар, каучук); ерітушілер (спирт, бензин); пластификатлар (желімдеу кезінде шөгу көріністерін жою және үлдір икемділігін арттыру үшін); қатайтушылар мен катализаторлар (үлдір түзетін заттарды термотұрақты жағдайға ауыстыру үшін); толтырғыштар (желімді қабаттың төзімділігін және басқа сипаттамаларын арттыру үшін). Желімдер бірқатар белгілері бойынша жіктеледі. Үлдір түзетін заты бойынша желімдерді шайырлы және резиналы деп ажыратады; адгезиялық қасиеттері бойынша  — әмбебап және арнайы; қыздыруға қатынасы бойынша — қайтымды (термопластикалы)  және қайтымсыз (термотұрақты); қатаю шарттары бойынша — ыстық және суық желімдеу желімдері; сыртқы түрі бойынша  — сұйық, паста тәрізді және үлдірді; мақсаты бойынша — конструкциялық күшті және күшсіз.

Шайырлы желімдерді термореактивті шайырлар негізінде жасайды, олар катализатор мен қатайтушылар болғанда қатаяды. Суық желімдеу желімдерінің төзімділігі әдетте аз болады. Ыстық желімдеу желімдері, толықтау қатаю есебінен, жоғары беріктікке және жылуға төзімділікке ие. Түрлендірілген фенолформальдегидті шайырлар негізінде жасалған желімдерді металл күш элементтерін, шыныпластикадан жасалған детальдарды және т.б. желімдеу үшін қолданады. Фенолкаучукті желімдердің металдарға адгезиясы жоғары болады, олар жеткілікті түрде икемді және жылуға төзімді, суға төзімді, әркелкі үзілу кезінде берік қосылысты қамтамасыз етеді. ВК-32-200; ВК-3; ВК-4; ВК-13 маркалары шығарылады. Фенолкремнийорганикалық желімдерде толтырғыш ретінде асбест, алюминий ұнтақ болады. Желімдер жылуға, суға төзімді, жоғары ұзақ беріктікке ие. ВК-18; ВК-18М маркалары шығарылады (жылуға төзімділігі 600 °С дейін). Эпоксидті шайырлар негізіндегі желімдер қатайтқыш болған кезде ғана қатаяды  (шайыр мен қатайтқыштың 10:1-ден 10:3-ке дейін арақатынасын пайдаланады). Олар күшті конструкциялық желімдер болып табылады, үлдірдің төзімділігі жоғары, металдарға адгезиясы жақсы, суға төзімді, май-бензинге төзімді, алайда иілу беріктігінің шегі төмен және жылуға төзімділігі төмен болады. Қатайтқыштың үстемесін арттырған кезде қатаю уақыты азаяды (24 сағаттан 1 сағатқа дейін). Иілу беріктігін арттыру үшін композицияға пластификатор және талшықты толтырғыштар қосады. Суықпен қатаятын желімдерге ЭД таңбалы композициялар, сондай-ақ Л-4; ВК-9; КЛН-1; ЭПО маркалар жатады. Ыстықпен қатаятын желімдерге ВК-32ЭМ; К-153; ФЛ-4С жатады. Эпоксидті-кремнийлік композициялар ТКМ-75, Т-73 аспаптардың кескішг бөліктерін желімдеу үшін қолданылады. УП-5-207М желімі жоғары ылғал төзімділікке ие, температураның ауысуына, дірілдерге және тозуға төзімді болады. Суық және ыстықпен қатаятын полиуретанды желімдердің композиция құрамында полиэфирлер, полиизоцианаттар және цемент толтырғыш болады. Компоненттерді араластырғанда химиялық реакция жүріп, оның нәтижесінде желім қатаяды. Желімдер әмбебап адгезияға, жақсы діріл төзімділікке, беріктікке, май-бензин төзімділікке ие, бірақ уыттылығы жоғары. ПУ-2; ВК-5; ВК-11 композициялар шығарылады. Кремний органикалық қосылыстар негізді желімдердің жылу төзімділігі, май-бензин төзімділігі жоғары, қара қоспалардың тоттануын болдырмайды.

Легирленген болаттар, титан қоспалар, бейорганикалық материалдар, шыны пластиктер және асбопластиктерді желімдеу үшін қолданылады. ВК-2; ВК-8; ВК-15 композициялар шығарылады.

Резина желімдер резинаны резинамен, резинаны металмен (шынымен) желімдеу үшін арналған. Олар органикалық еріткіштердегі каучук ерітінділер немесе резиналық қоспалар болып табылады . Олардың көпшілігі ыстық қыздырып өңдеуді талап етеді (140... 150 °C). Адгезияны арттыру үшін композиция құрамына синтетикалық шайырлар енгізеді (желім 88НП). Суыққа төзімділікті және жылуға төзімділікті арттыру үшін (-60 °С-тан +300 °С дейін) композицияға  кремний органикалық шайырлар енгізеді (КТ-15; КТ-30; МАС-1В маркалар).

Бейорганикалық желімдер

в

= 3...10 МПа; π сд = 0,9....1,4 МПа; отқа төзімділігі 1000...1800 °С; суқышқылға төзімді; түрлі металдарды желімдеу үшін қолданылады. Машиналардың конструкциясында кейде желіммен дәнекерленген қосылыстар кездеседі. Оларды құрастыру кезінде желім қабаты (мысалы, ВК-9) бір детальдың ұштасқан бетіне жағылады, ал екінші детальды осы қабатқа нүктелік дәнекерлеумен дәнекерлейді.

Бақылау сұрақтары

МЕТАЛ КЕСЕТІН БІЛДЕКТЕРДЕ ДАЙЫНДАМАЛАРДЫ ӨҢДЕУ

Металды кесумен өңдеу — бұл берілген геометриялық форманы, өлшемдер дәлдігін, өзара орналасуын және деталь бетінің бұдырлығын алу мақсатында кескіш аспаппен дайындама бетінен металл қабатын жоңқа түрінде кесіп алу үдерісі.  Детальды өңдеу үшін кескіш аспапты және дайындаманы білдектің жұмыс органдарында орнату қажет және оларға салыстырмалы қозғалыстарды хабарлау керек.

7.1 Кесу теориясының негіздері

Дайындамадан металдың беткі қабатын кесіп алуды қамтамасыз ететін қозғалыстарды немесе өңделген бет жағдайының өзгеруін, кесу қимылдары деп атайды. Оларға басты қимыл және беру қимылы жатады. Басты қимыл

r деп деформациялану және жоңқаның бөліну жылдамдығын белгілейтін қимылды атайды. Беру қимылы

деп аспаптың кескіш шетінің дайындама материалына үздіксіз кіруін қамтамасыз ететін қимылды атайды.  Бұл қимылдар айналмалы, ілгерілемелі, қайтарма-ілгерілемелі, үздіксіз немесе үзікті болуы мүмкін. Кез келген кесу үдерісі үшін өңдеу сызбасын жасауға болады (7.1-сурет), онда өңделетін дайындама

, оның орналасуы

шартты түрде бейнеленеді.  Өңделген бетті

қызыл немесе қалыңдатылған қара сызықпен бөліп көрсетеді. Шартты белгілерді қолдана отырып, кесу қимылдарының (кесу қимылы

r

және беру қимылы

) сипатын, олардың технологиялық міндетін көрсетеді. Беру қимылы ұзына бойы

Sт

, шеңберлі

Sшеңб және басқалай болуы мүмкін. Кесу үдерісінде дайындамада жоңқа сыдырылатын өңделетін бетті

; аспаптың басты кескіш шетінің ықпалы нәтижесінде пайда болатын кесу бетін

; өңдеу үдерісінде алынған өңделген бетті

ажыратады.

7.1-сурет. Дайындамаларды өңдеу сызбасы: а — ұзына бойы егеумен; б — көлденең егеумен; в — қашаумен; г — фрезерлеумен;д — тегіс қырнаумен; е — дөңгелек қырнаумен; 1 — кескіш аспап; 2 — дайындама; 3 — білдекті (жұмыс) құрылғысы; 4 — өңделетін бет; 5 — кесу беті; 6 — өңделген бет; 7 — бастыру; 8 — орналасатын элемент; Dr — кесу қимылы; DSұзын,  DSкөлд, DSт,  DSшеңб  — тиісінше берудің ұзына бойы, көлденең, тік және шеңберлі қимылдары

Кесу үдерісінің элементтері және кесіп алынатын қабаттың  геометриясы. Кесу үдерісінің элементтері болып кесу қимылының жылдамдығы мен кесу тереңдігі табылады. Бұл элементтердің жиынтығы «кесу режимі» деп аталады . Кесу жылдамдығы ν — аспаптың кескіш жүзі нүктесінің дайындамаға қатысты басты қимыл бағытында уақыт бірлігіне бару жолы. Кесу жылдамдығының өлшемділігі: жүздік өңдеу үшін — м/мин, абразивтік өңдеу үшін — м/с.

Егер басты қимыл айналмалы болса, онда жүздік өңдеу үшін ν

ν = πDn

n

Егер бас қимыл қайтарма-ілгерілемелі болса, ал жұмыс және бос жүрістің жылдамдығы әр түрлі болса, орташа жылдамдық, м/мин, мынаған тең ν орт

р/х / ν хх

v р/х

бос жүріс ν хх

жылдамдығына қатынасы коэффициенті;

m

Беру қимылының жылдамдығы (беру)

бір минутта беру (минуттық)

m

айналымға беру

көптісті аспаптар үшін — тіске беру S ⱬ

қатар жүріске беру

2х

m

o n =

z nz

2x ,

онда ⱬ

Кесу тереңдігі t

t = 0,5(D з

онда

з и d

Кесіліп алынатын қабат формасы және өлшемдері (7.2-суретті қара) кесу тереңдігіне, айналымға беруге, кескіш аспаптың геометриясына (ȹ и ȹ

бұрыштары) және аспаптың кескіш шетінің формасына байланысты болады Аспапты дайындама осінің бойымен жылжытқан кезде оның шыңы

о -

тең қадаммен бұрандалы сызық жасайды. Демек,

7.2-сурет. Кесу үдерісінің элементтері және кесіп алынатын қабаттың геометриясы:

д

d

r

Sұзын

а

t

a, b

материалдың көлденең қимасының бүкіл алаңы

Бұрандалы сызық түріндегі қалдық қима