ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС №9

ҚОЛДАН ЭЛЕКТРОДОҒАЛЫҚ ДӘНЕКЕРЛЕУ

Тапсырма

1. Қолдан электродоғалық дәнекерлеу үрдісімен және дәнекерлік доғасы құрамымен танысу.

2. Дәнекерлік доғаның қуат көздері құрылғысын, олардың әрекет ету принциптерін, артықшылықтарын, жетіспеушіліктері мен қолдану аясын оқып білу.

3. Дәнекерлік электродтар түрлерімен танысу.

4. Қолдан электродоғалық дәнекерлеу тәртібін есептеу әдістемесін игеру.

Жұмыстың мақсаты

Тәжірибелік түрде қолдан электродоғалық дәнекерлеу техникасының қарапайым әдістерін үйрену.

Құралдар, материалдар және аспаптар

Дәнекерлік трансформатор, металдық отырғызылған үстел, электроұстағыш, сақтандырғыш қалқанша, балға, құрышты шөтке, шапқы темірқашау, электродтар, дәнекерлік байланыстырушылар үлгілері.

Қысқаша теориялық мәліметтер

Қолдан электродоғалық дәнекерлеу (ҚЭДД) – бұл балқыту арқылы дәнекерлеу. Байланысушы өнімдердің шеттерін балқытуға қажет жылулықтың көзі, ҚЭДД жағдайында, екі электродтар арасында жанатын, электрлік доға болып табылады.

Электрлік доға – иондалған газды ортадағы мықты тұрақты электрлік разряд. Төмен температура жағдайында газ электрлік ток өткізбейді. Газ электрлік токты, егер оның молекулалары оң және теріс бөлшектер – иондарға бөлінген кезде ғана өткізеді. Газдың иондалуы жоғары температура жағдайында электр өрісінің әсерімен жүзеге асады.

6.1 суретте дәнекерлеу кезіндегі доғаның жану үрдісі көрсетілген. Ол үш кезеңнен тұрады:

• электродтың (катодтың) дайындамаға (анодқа) қысқа тұйықталуы;

• электродты 3-6 мм қашықтыққа бұру;

• тұрақты доғалық разрядтың пайда болуы.

Қысқа тұйықталу (6.1 сурет, а) электрод пен негізгі металдың түйісу аймағында қыздыру мақсатында жүзеге асырылады. Электродты өзінің қыздырылған шетінен бұрған соң (6.1 сурет, б) электр өрісі әсерімен электрондардың эмиссиясы жүреді (6.1 сурет, в).

Катодтың бетінен сытылып шыққан электрондардың оның молекулаларымен соқтығысуы жағдайында, газдың иондалуы ток күшінің артуымен өсіп отырады (себебі электрондардың кинетикалық энергиясы артып отырады). Иондалу нәтижесінде (6.1 сурет, в) доғалық аралық электроөткізгіші металдар электроөткізгішімен сәйкес келеді және токтың айырылысуы кезінде тұрақты разрядтың сақталып қалуын қамтамасыз етеді. Доғаны жағу үрдісі тұрақты электрлік разрядтың пайда болуымен аяқталады (6.1 сурет, г). Доға бағанасының құрауышы болып электродтар бетінде болатын тұрақты электрлік разряд – электродтық дақтар (катодтық және анодтық) қызмет етеді. Доғада катодтың оң иондармен және анодтың электрондармен өзара келісімді бомбалауы жүреді, нәтижесінде бөлшектердің кинетикалық энергиясы жылулыққа өтеді. Электрод пен негізгі металдың балқуына әкелетін қыздыру болады. Дәнекерлеу кезінде дайындаманы негізгі метал деп атау қабылданған.

Электрлік доға өте жоғары температурадағы жылудың шоғырландырылған көзі болып табылады. Доға бағанасының температурасы 6000 °С-ге дейін жетеді, ал металдағы анодтық және катодтық дақтардың температурасы шектен аспайды.

а – қысқа тұйықталу; б–г – тұрақты доғаның қалыптасу кезеңдері

6.1 Сурет. Электрлік доғаны жағу

1 – дәнекерленетін метал; 2 – дәнекерлік жапсар (балқыған метал); 3 – қатты күйінді қабығы; 4 – сұйық күйінді ваннасы; 5 – газды қорғаушы атмосфера; 6 – электрод жабындысы; 7 – дәнекерлік сымнан жасалған металдық білік; 8 – электрлік доға; 9 – металдық ванна; Vсв – дәнекерлеу жылдамдығы

6.2 Сурет. Металдық электродпен жабылған доғалық электродәнекерлеу сызбасы

Дәнекерлік электрод доғаны жаққаннан кейін дәнекерленетін өнімдердің шеттерін бойлай қолдан орын алмастырады (6.2 сурет). 8-нші доға 7-інші электрод білігі мен 1 металы аралығында жанады, электрод білігінің балқыған металы металдық ваннаға келіп құйылады. Білікпен бірге 6-ыншы электрод жабындысы да балқиды. Жабынды құрамы доға айналасында 5 газдық ортасы құрылатындай етіліп және 4 сұйық күйіндісі пайда болатындай етіліп іріктеледі. Газдық орта доғаны ауадан қорғап, иондалу арқасында оның жануын тұрақтандырады. Күйінді металды қышқылданудан және азотпен қанықтырудан қорғайды. Доғаның дайындама айналасында орын алмастыру шамасына қарай дәнекерлік ванна қатаяды және 2 дәнекерлік жапсарын қалыптастырады (6.2 сурет). Күйінді металдың салқындауын баяулатады, жапсардық қалыңдауына алғышарт болады. Тұрып қалған күйінді 3 қатты шетін түзеді.

Қолдан электродоғалық дәнекерлеу тнхнологиясы

Сапалы дәнекерлік байланысты алу үшін, ең алдымен ток, кернеу және дәнекерлеу жылдамдығы шамасымен анықталатын дәнекерлеу мерзісін тағайындау қажет.

Дәнекерлі токтың шамасы көпреген параметрлерге тәуелді болып келеді: дәнекерленетін метал құрамы мен қалыңдығына, кеңістіктегі жапсардың орналасуына, электрод диаметріне және т.б. Тәжірибелік мәліметтерді жалпылаудан дәнекерлік ток шамасын (А) анықтауға арналған келесі эмпирикалық тәуелділік келіп шықты:

I=kd

Мұндағы, k – тәжірибелі коэффициент; k = 40 – 60 А/мм төмен көміртекті құрыштан жасалған білікті электродтарға, k = 35 – 40 А/мм – жоғары қоспалы құрыштан; dэ – электрод диаметрі, мм.

Электрод диаметрін таңдау

1 кесте

Метал қалыңдығы, мм	0,5	1-2	2-5	5-10	10-нан жоғары
Электрод диаметрі, мм	1,5	2,0-2,5	2,5-4,0	4-6	4-8

Электрод диаметрін таңдауда 1 кестеде ұсынылған мәлімметерге жүгінеді.

Доға үзындығы жапсар сапасына айтарлықтай әсер етеді. Оңтайлы ұзындық кезінде доға тұрақты жанады және сапалы дәнекерлік жапсарды алуға мүмкіндік береді. Ұзын доға көбінесе өшіп қалады және металдың мөлшерден тыс шашырауына алып келеді, қысқы доға – қысқа тұйықталуға әкеледі. Тәжірибелі мәліметтерден доға ұзындығы (мм)

l_д = 0,5(d_э + 2),

мұндағы, d_э - тәжірибеде доға ұзындығы l_д = 2-8 мм.

Доғаның жану кернеуі 100 А-дан артық дәнекерлік ток шамасында доға ұзындығына ғана тәуелді болады. Кернеу шамасы (В) былай анықталады:

U_д = α + βl_д ,

мұндағы, α – электродтардағы кернеудің құлауын сипаттайтын коэффициент; α = 10-12 В құрышты электродтар үшін, α = 35-38 В бұрыштық электродтар үшін; β – доға бағанасы ұзындығы кернеуінің 1 мм-ге құлауын сипаттайтын коэффициент; β = 2,0-2,5 В/мм дәнекерленетін метал маркасына, доғалық аралықтағы газ құрамына және басқа да факторларға байланысты.

Доғаның жану кернеуі тұрақты ток үшін 40-60 В құрайды, ауыспалы үшін – 60-80 В.

Балқыған метал массасы (г) дәнекерленген жапсарлардың геометриялық мөлшерлеріне қарай анықталады:

М = LFρ/1000,

мұндағы, L – дәнекерленген жапсар ұзындығы; F – жапсардығ көлденең қимасының ауданы, мм2; ρ – балқыған метал қалыңдығы; құрыш үшін ρ = 7,85 г/см3.

Бір электродтың балқуы кезінде жапсарға өтетін метал (г) мөлшері:

m = (πd_э ²l_э)/4·ρ/1000·К

мұндағы, l_э – электродтың стандартты ұзындығы 450 мм; К – шашырауда, қалдық пен тұқыл (тұқыл – бұл электроұстағышта қалатын электродтың қолданылмаған бөлігі) кезінде электродты металдың жоғалтуларын ескеретін электродты қолдану коэффиценті; К = 0,7-0,75.

Стандартты ұзындықтағы электродтардың қажетті мөлшері (дана):

n = M/m

Дәнекерлеудің толық мерзімі (сағ):

T = t₀/k₃

мұндағы, t₀ – доға жануының негізгі уақыты, сағ; k₃ – дәнекерлеушінің жүктеу коэффициенті; k₃ = 0,4-0,8 өндіріс түрі мен орындалатын жұмыс сипатына қарай.

Доға жануының негізгі уақыты (сағ):

t₀ = М/Ik_n

мұндағы, М – балқыған метал массасы, г; I – дәнекерлік ток шамасы, А; k_n – балқу коэффициенті; k_n = 7-8 г/(А·сағ) жұқа жағылған сапалы электродтар үшін, k_n = 10-12 г/(А·сағ) қалың жағылған сапалы электродтар үшін.

Дәнекерлеу жылдамдағы (м/сағ):

V_св = L/ t₀