Құйманың кемшіліктері және оларды жою жолдары.

Құйманың кемшілігін мынадай бес топқа бөлуге болады:

1. Отыру, шлак, газ қуыстарының пайда болуы.

2. Температураның өзгеруінен сызаттардың пайда болуы.

3. Құйманың бетінде кемшіліктердің (тотығу, қалып қоспасының күйіп, құйманың бетіне жабысуы т.с.с.) болуы.

4. Құйма өлшемдерінің чертежде көрсетілген өлшемдерге сәйкес келмеуі (құйманың қалыпты толық толтырмауы, қисайып, бүлінуі т.б.).

5. Құйманың химиялық құрамы, макро, микроструктурасы мен механикалық талаптарға сәйкес келмеуі.

Құйманың жоғарыда айтылған кемшіліктері белгілі шамадан асып кетсе, құйма пайдалануға жарамайды. Диаметрі 20 мм - ге дейінгі қуыстар құйма металынан жасалған тығынмен, газ отыру қуыстары натрий селитрасы, темірлі, сурикті, хлорлы темірмен, боксит лагы, сұйық шыны, қорғасын, қалай эпоксид смоласымен бекітіледі. Құйманың қуыс, сызат пайда болып бүлінген жерлері газ, электр арқылы пісіріледі. Шойын құймаларының ағаруын жасыту арқылы түзейді. Құйманың қисайған, майысқан жерлерін винтті, гидравликалық престермен түзейді.

Құюдың ерекше түрлері.

Металды қалып қоспасынан жасалған қалыптарға құю арқылы құйма алу жолының көптеген кемшіліктері бар. Олар мыналар: қалып бір рет пайдаланылғаннан кейін бұзылады, құйылған құйманың сапасы төмендеп, бүйір бетінің тазалығы нашарлайды, сондықтан механикалық өңдеу үшін көп запас қалдыру керек болады т.б. осы кемшіліктерді азайту және жою мақсатымен құю өндірісінде соңғы кезде құюдың мына төмендегідей ерекше әдістері қолданылып жүр:

м еталл қалыпқа құю (кокильді құю),қысыммен құю,центрден тепкіш машинамен құю,балқығыш үлгілер йынша құю,қабықты қалыптарға құю т.б.

Металл қалыпқа құю. Құю өндірірісінің бұл әдісінде балқытылған

металл ішкі кеңістігінің түрі құйылатын құйманың сыртқы бетінің түріне ұқсас, кокиль деп аталатын, металдан жасалған қалыпқа құйылады (41 - сурет). Металл қалып шойын, болат немесе түсті металдар мен олардың құймаларынан жасауы мүмкін.

Металл қалыптар оның материалыныңтүріне байланысты 20 -дан 500 ретке дейін құюға жарайды. Бұл қалыптарға құйылған құйма үлкен жылдамдықпен суынатын болғандықтан, құйманың стуктурасы майдаланып, механикалық қасиеттері артады. Кокольді құю әдісінің мынадай артықшылықтар бар:

еңбек өнімділігінің жоғары болуы;

құйма өлшемдерінің дәлдігі жоғары болғандықтан, механикалық өңдеуге қалдырылатын запасы мөлшерінің аз болуы;

құйманы суыну жылдамдығы жоғары болғандықтан, оның сапасының артық болуы;

құю жүйесіне жұмсалатын металл шығынының аз болуы;

қалып, өзекше қоспалары мен оларды дайындайтын машиналарды керек етпейтіндігі;

қалыптың құйманың бетіне күйіп жабысуы, құйманың металл емес заттармен былғануы азаятындығы;

құйылған құйманың өзіндік құнының арзан болуы;

құю өндірісінің тазалығын арттыруға мүмкіндік беретіндігі.

Металл қалыптарға құю әдісінің негізгі кемшілігі - қалыптың бағасының қымбаттығы мен шәйыннан құйылған құйманын ағарып кететіндігі. Бұл әдістің бірінші кемшілігін болдырмау үшін көп сериялы құймалар құю керек, ал екінші кемшілігін жою үшін қалыптың ішкі бетін жылу өткізгіштік қасиеті төмен, отқа төзімді заттармен қаптау, сырлау керек. Отқа төзімді қаптау заттары қалыптың жылу өткізгіштігін төмендетумен қатар, оның ішкі бетін балқыған металмен тікелей жанасып, металға жабысып қалудан сақтап, құйманың қалыптан бөлінуін жеңілдетеді. Қаптау материалы ретінде марыш тотығы, сұйық шыны, ұнтақталған бор, күйе пастасы, графит, маршалит ұнтақталғанкварц, машина майы, тағы басқа заттар қолданылады.

Қысыммен құю. Құю өндірісінің бұл әдісінде балқытылған, кейде шала балқытылған (температурасы ликвидус сызығынан шамалы төмен) металды белгілі қысыммен (39, 2-98 (400 - 100 атм) ауа немесе металдан жасалған прошень арқылы металл қалыпқа құяды. Құюдың бұл әдісімен жұқа қабырғалы (1-3мм), бүйір бетінің тазалығы жоғары өлшемдерінің дәлдігі ± 0,3 ÷ 0,08мм, жазуы бар күрделі құймалар құяды. Мұндай жолмен құйылған құймалар кейде онда ары өңделмейді.Бұл әдіспен болат, мыс, алюминий, магнийден және олардың қоспаларынан құйма құйылады.

Қысым арқылы құю машиналары металға қысым түсіру әдісіне байланысты поршеньді және компрессорлы машиналар болып екіге бөлінеді.

Түмті металдан майда құймалар өқюда қолмен жұмыс істейтін ыстық камералы прощеньді машиналар қолданылады.

42 -суретте балқу температурасы 450ºС - қа дейін баратын металдарды құятын ыстық камералы прошеньді машинаның схемасы көрсетілген.

М ашинаның шойыннан жасалған астауына металл құйып, астауды қыздыру арқылы оның температурасын тұрақты етіп ұстайды. Поршентнің қысымымен астаудағы металл цилиндрдің тесігі арқылы цилиндр кеңістігіне еніп, ондағы каналды толтырады. Машинаны іске қосатын тұтқаны бұрағанда қалыптың екі бөлігі автоматты түрде бірігіп, штуцері қалаптың тесігіне енеді де, қалып металмен толтырылады. Поршен жоғары көтерілгенде, қалып ашылып, құйылған құйма жерге түседі. Қалыпты ауымен суытып, процесті қайталайды. Поршеньнің металға түсіретін қысымы 588- 2450 (6-25 атм) -ге дейін жетеді. Автоматтандыру дәрежесіне қарай машинаның өнімділігі сағатына 1000 құймаға дейін жетеді.

43 - суретте қозғалмайтын қысу камерасы бар компрессорлы құю машинасының схемасы көрсетілген. Мундштук арқылы қысу камерамына металл шойыан қазаннан өздігінен түседі. Сонан кейін шарнирлі жетектің көмегімен қысу камерасы (5) көтеріліп, мундштук қалыпың тесігіне дәл келтіріледі. Ал қысу камерасының екінші аузы (сопло) ауа клапанымен беттеседі. Клапан арқылы қысылған (35 - 50 атм қысымда) ауа берілгенде, металл қысу камерасынан қалыпқа ұмтылады да, оның толтырады. Ауа беру

тоқталған кезде, қысу камерасы төмен түседі де, металмен қайта толады; бұдан соң форма ашылады да, құйылған бұйым итеріліп шығарылады. Осыдан кейін операция қайта басталады. Машинаның күндік өнімділігі 60-500 құйма.

Центрден тепкіш машинамен құю. Құю өндірісінің бұл әжісі цилиндр тәрізді құмалар құюда қолданылады. Центрден тепкіш машинаның белгілі жылдамдықпен айналатын қалыбына балқытылып құйылған металл,центрден тепкіш күштің әсерімен, қалыптың қабырғасына қарай ағып құйылады, суынған,да формасы қалыптың ішкі бетіне ұқсас құйма пайда болады. Центрден тепкіш күш құйманың түзілуіне ғана әсерін тигізіп қоймай, оның кристалдану процесіне де әсер етеді. Центрден тепкіш машинаның қалыбы металл немесе металл емес заттардан жасалады. Металдан жасалған қалыпқа құйылған шойын құйманың бүйір беті белгілі тереңдікке дейін ақталады. Сондықтан шойын құймаларының ақталуын жою үшін оларды 850 - 950ºС температураға дейін қыздырып, температурасын 300 - 350ºС -қа дейін баяу төмендетіп, суытады. Центрден тепкіш күштің шамасы қалыптың айналу жылдамдығына байланысты. Қалыптың айналу жылдамдығы аз болса, құйманың сапасы төмендейді, ал көп болса, құйманың бүйір беті дарылып, ликвация құбалысы болады. Сондықтан сапалы құйма құю үшін центрден тепкіш машинаның айналу жылдамдығын алдын ала есептреп , құю процесінде ол жылдамдықты тұрақты етіп ұстайды.

Қалып осінің айналу бағытына байланысты центрден тепкіш машиналар тік, көлденең және көлбеу ості машиналар болып үш топқа бөлінеді.

Құю өндірісінде труба, втулка, гильза сияқты құймалар көлденең өсті, ал қысқа диаметрлі үлкен құймалар тіке өсті центрден тепкіш машиналар арқылы құйылады.

Қалыптың жұмыс істеу уақытын және құйманың сапасын арттыру үшін машинаның қалыбы алдын ала белгілі температураға дейін қыздырылып, сонда соң қалыпқа металл құйылады. Қалыптың қалыңдығы мен құйылатын металдың қасиетіне байланысты болат құюға арналған қалыпты алдын ала 80-270ºС - қа дейін, сұр шойын құюға арналған қалыпты 140-350°С - қа дейін,мыс құюға арналған қалыпты 90-300°С - қа дейін қыздырады.

Центрден тепкіш машинамен құю әдісінің мынадай артықшылықтары бар:

құйма сапасының жоғары болуы;

металл шығынының аз болуы;

өзекшені керек етпейтіндігі;

құйманың өзіндік құнын 20-40% - ке дейін арзандатуға мүмкіндік беретіндігі.

Балқығыш үлгілер бойынша құю. Балқу температурасы жоғары металдардан, яғни болаттардан құйма жасау үшін балқығыш үлгілер бойынша құю әдісін қолданады. Бұл әдісте балқу температурасы төмен металдардан жасалған үлгілер бойынша қалып жасап, қыздыру арқылы қалыптан үлгілерді ерітіп шығарады.

Балқығыш үлгілер бойынша құйма құю процесі мынадай кезеңдерден тұрады:

болат немесе жезден жасалған қалыпты 900°С - қа дейін қыздырғанда оның ұлғаюын ескере отырып, құйманың этолонын жасау;

балқығыш үлгілер үшін пресс қалып жасау;

балқығыш заттардан пресс қалыпқа құйылатын құйманың үлгісін жасау;

жасалған үлгілерді құю жүйесіне, бекітіп, үлгілер блогынжасау;

үлгілер блогын отқа төзімді арнаулы керамикадан жасалған (маршалит, этилсиликат) заттармен қаптау;

блокты опокаға салып қалып жасау;

қалыпты 120 - 150°с температураға дейін қыздырып, оның ішіндегі балқығыш үлгіні балқытып шығару және қалыптың ішіндегі балқығыш үлгі қалдықтарын тазарту үшін 900-950°С - қа дейін өыздыру;

қалыпты 750-800°С - қа дейін қыздырып, оған металл құю;

құйманы қалыптан ажырату жіне оны тазарту.

Қалыпты сұйық металмен толтыру жолы пештің түріне байланысты болады. Қалыпты центрден тепкіш машинамен немесе 19,6 (2 - 5 атм) қысым арқылы металмен толтырғанда құйманың сапасы артады.

Құю өндірісінің бұл әдісін механикалық өңдеуге келмейтін қатты металдардан дәл құйма жасау, самолёт, автомобиль, турбина, турбокомпрессор, кескіш, өлшеуіш құралдарының детальдарын жасауда қолданады. Осы әдіспен жасалған құймалар механикалық әдіспен өңделмейді, егер өңделсе, ол тек шлифтеліп, полировка жасалады.

Қабықты қалыптарға құю.Бұл әдіс бойынша үлгі 150-180°С температураға дейін қыздырылып, құю жүйесі бекітілген үлгі плитасы (44, а- сурет) және қалып қоспаса айналмалы шанаққа (44,б- сурет) бекітіледі. Қалып қоспасының құрамы 6 - 8 термореактивті шайырдан(смоладан),

қалғаны кварц құмынан тұрады.шанық 180° - қа бұрылған кезде қалып қоспасы үлгінің үстіне төгіледі (44, в - сурет).Үлгі алитасының және үлгінің жылуымен қалып қоспасының құрамындағы термореактивті шайыр еріп, құмның қиыршықтарын біріктіреді. Біріктірілген құм қиыршықтары үлгі мен үлгі плитасына жабысып. қабат пайда болады. Пайда болған қабаттың қалыңдығы үлгі мен плитаның температурасына және суретте көрсетілеген күйде ұстау уақытына байланысты. Ұстау уақыты 15 - 30 секунд болса, пайда болған қабаттың қалыңдығы 50 - 100мм - ге дейін жетеді.

Шанақты тағы 180° -қа бұрса, қалып қоспасы үлгіден шанаққа төгіліп, үлгіде пайда болған қабат қалады.

Енді плита мен үлгіні пайда болған қабығымен шанақтан ажыратып алып, температурасы 400-500°С пеште 2-4 минут уақыт қыздырғанда, қалып қабаты қатайып, қатты жарты қалып пайда болады.

Үлгі плитасына орналастырылған арнаулы итергіштің жәрдемімен үлгі плитадан ажыратылады. Қалыптың екінші жартысы осылайша жасалып, бірінші жартысымен біріктіріледі де, опокаға салынып, опоканың бос кеңістігі шойынның майда кесектерімен және құммен толтырылғаннан кейін қалыпқа металл құйылады. Құйма қатайған соң қалып бұзылып, құйма алынады. Ішкі жағынжа тесіктері мен ойық, дөңес жерлері бар құймаларды құю үшін қалыпқа сәкес өзекшелер қойылады.

Құю өндірісінің бұл әдісінің мынадай артықшылықтары бар:

қалып қоспасының шығынын 7 - 8 есе кемітеді;

құйма бетінің дәлдігі жоғары болады;

құйманы тазартудағы шығын аз болады;

құйманың механикалық өңдеу қорын кемітуге мүмкіндік береді;

еңбек өнімділігі 30% - ке дейін артады.

Бұл әдіс бойынша салмағы 10 -15 кг - дық құймалар, кейде салмағы 350 кг - ға дейін жететін құймалар құйылады.

Бірлік қалыптармен құйма құю. Құю ендірісінде ендірілетін құймалардың 25%-і бірлік қалыптарда құйылады. Бірлік қа-лыпқа бір рет металл құйылып, ол қатайған соң қалып бұзы-лып, ішіндегі құйма алынады. Ол қалып екінші рет пайдала-нылмайды.

Бірлік қалыпты майда жөндеу шеберханаларынан бастап ірі машина жасау заводтарының құю цехтарына дейін пайдала-нады.

Үлгі, өзекше жане опока жасау.

Үлгі жасау. Белгілі формалы деталь құю үшін сол детальдың алдымен үлгілері жасалады. Үлгі жасау үшін мынадай жабдық-тар пайдаланылады: үлгі плитасы, езекше жәшіктері, опока, үлгініқ езі. Үлгінің сыртқы көрінісі құйманың формасына ұқсас, өлшемдері құйма өлшемдерінен артық болады. Үлгінің өлшем-дері металдың отыру коэффициенті мен құйылған құйманы ме-ханикалық еңдеуден өткізуге арнап қалдыратын сапасынын шамасына байланысты есептелінеді. Мысалы ақ шойын мен болаттын отыру коэфиценті 2 %, сұр шойіндікі 1%, қалайымен қоланікі 1,5%, алюминий құймаларынікі 0,9—1,4%. Механикалық өндеуге қалдыратын құйма запасының мөлшері оның күрделілігіне , өлшемдері мен құю жагдайына байланысты.Мемлекеттік стандарт (ГОСТ) бойынша белгіленеді. Үлгіні ағаштың (қарағай, қайың т. б.) түрлерінен және металдан, гипстен, цементтен пластмассадан жасайды. Ағаштан жасалған үлгілердің меншікті салмағы мен құны төмен, оның жасалуы мен бүлінген жерлерін жөндеу жұмысы жеңіл де, жұмыс істеу уақыты аз (600—1200 рет қана). Құйылған құймалар өлшемдерінің дәлдігі төмен. Ағаштан жасалған үлгінің пайдаланылу уақытына байланысты майысып, бұзылып, өлшемдері өзгеруі мүмкін. Сондықтан олар аз сериялы бұйымдар жасау өндірісінде ғана қолданылады.

13-тақырып. Пісіру өндірісінің технологиясы

Металл бөліктерін бір-біріне тығыз жанастырып, балқу температурасына немесе пластикалық күйге дейін жеткенше қыздырып біріктіруді пісіру деп атайды. Металды қыздыруға жұмсалатын жылу энергиясын алу жолына байланысты пісіру электрмен және химиялық жолмен пісіру болып екіге бөледі.

Халық шаруашылығында электрмен пісіру әдісі кеңінен таралған. Электрмен пісіру әдісі электр доғалық және контактілі пісіру болып екіге бөлінеді.

Электрмен пісірудің электр доғалық әдісінде металды пісіруге қажет жылу энергиясы электр доғасынан, ал контактілі әдісінде электр тоғының пісіретін металл арқылы өту прцесінде бөлінген жылудан алынады.

Металды химиялық жолмен пісіру әдісі газбен, термитпен, көрікпен пісіру болып үш түрге бөлінеді. Металды химиялық жолмен пісіру әдісінде оны қыздыруға қажет жылу энергиясы химиялық реакциялардың нәтижесінде бөлінген жылу энергиясынан алынады.

Газбен пісіру әдісінде металды балқытуға қажет жылу жанғыш газды оттегімен қосып, арнаулы газбен жағудан пайда болған жалыннан алынады.

Пісіру термитті әдісінде металды қыздыруға қажет жылу термит қоспасы деп аталатын алюминий ұнтағы мен темір тотығының жану реакциясынан алынады.

Көрікпен пісіру әдісінде металл көрік немесе пештерде қыздырылғаннан кейін шыңдалып, пісіріледі. Металл бөліктерінің пісірілетін участогының температурасына байланысты пісіру балқыту және қысым арқылы пісіру болып екіге бөлінеді.

Балқыту арқылы пісіру әдісіне газбен, электр доғасымен пісіру және термитті пісіру әдістері жатады. Пісірудің бұл әдісінде металл белгілі температураға дейін қыздырылғаннан кейін пісіру участогына қосымша металл беріледі.

Пісіру участогына қосымша материалдың берілуіне байланысты пісіру қолмен пісіру, жартылай автоматты пісіру, автоматты түрде пісіру болып үш түрге бөлінеді.

Қысым арқылы пісіру әдісінде металдың пісірілетін участогы пластикалық күйге жеткенше қыздырылғаннан кейін металл бөліктеріне сырттан қысым түсіріліп, пісіріледі. Пісірудің бұл әдісі контактілік, газ-престі, сұйық күйде пісіру болып үш түрге бөлінеді.

Электр доғасымен пісіру

Электр доғасымен пісіру-металдарды пісіру әдістерінің ішіндегі көп тараған түрі. Пісірудің бұл түрінде металды қыздыру үшін қажет жылу электродтардан немесе электрод пен металл арасында түзілетін доғадан алынады. Белгілі ортада пайда болған электрондар мен иондардың үздіксіз ағыны электр доғасы болып табылады.

Доғамен пісіру әдісінде қолданылатын электродтарү

Доғамен пісіруде балқитын және балқымайтын электродтар қолданылады. Балқымайтын электродтарға көмір, графит, вольфрамнан жасалған электродтар жатады. Бұл электродтар ұзындығы 200-300мм, диаметрі 5-30мм етіп жасалып, металды тұрақты токпен пісіргенде қолданылады. Графиттен жасалған электродтардың сапасы көмірден жасалған электродтарға қарағанда жоғары, үлкен токқа шыдап, ұзақ қызмет етеді.

Балқитын (металл) электродтар пісірілетін металдың химиялық құрамына, қасиеті мен қолданылуына байланысты болат, шойын, мыс, жез, қола сияқты әр түрлі металдар мен қорытпалардан жасалады.

Қолмен пісірудің негізгі тәсілдері

Металл электродтарымен пісіргенде электродты металға жақындатқаннан кейін бетті қорғағыш қалқанмен жауып, электродты металға жанастырып, артынша тартып алып, оны металдан 3-4мм қашықтықта ұстайды.

Пісіру жапсары дұрыс жүргізіліп, ол сапалы болу үшін электродты тік бағыттан оның қозғалу бағытына қарай 15-20° бұрыш жасай ұстайды. Электрод жапсар сызығы бойымен ілгерілемелі қозғала отырып, ол жапсарға перпендикуляр бағытта тербелмелі, айналмалы қозғалыс жасайды.

Пісіру тәсілдерінің физикалық мәні және жіктелуі

Пісіру деп, металдардың ажырамайтын қосылыстарын пісірілетінбұйымдарды созылымдық немесе сұйық күйге дейін қыздырумен алу процесін айтады. Пісірудің мәні металдың кішкентай бөлшектерін пісіру орындарында қашықтарын молекулалардың аралық қашықтығына таяу жақындатудан тұрады.

Қазіргі пісіру процестері екі негізгі белгімен жіктеледі. Пісіру кезіндегі металдың күйі бойынша және пісірілетін бөлімдерді қыздыру үшін пайдаланылатын энергия түріне қарай. Бірінші белгісі бойынша балқытумен пісіру және қысыммен пісіру деп ажыратады. Балқытумен пісіруде қосылатын бөлшектердің жиектерін балқытылған күйіне дейін қыздырады. Қыздыру көзінен алған соң металл суынады және пісіру жігін түзей қатаяды. Қысыммен пісіруде пісіру қосылысы пісірілетін беттерді созылымдық күйге дейін қыздырумен және сығу механикалық күштерін қосымша қолданумен пайда болады.

Металды қыздыру үшін пайдаланылатын энергия түрі бойынша барлық пісіру тәсілдерін негізгі топтарға бөлуге болады: электрлік, химиялық, механикалық және сәулемен. Металды қыздыру үшін электр тогы пайдаланылатын электрлік тәсілдер тобы ең маңызды болып саналады. Электрлі пісірудің мынадай негізгі түрлерін айырады: доғалы, электрошлакты, плазмамен. Пісірудің химиялық тәсілдері тобына газдық және термиттік жатады.

Бұндай пісіру тәсілдерінде металды қыздыру газ түріндегі немесе қатты 38күйіндегі әр түрлі заттардың тотығуының экзотермиялық реакциялары жылуы есебінен жүзеге асады.

Әдебиеттер:

1. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева Материаловедение. М. Машиностроение, 1990

2. М.Е. Дриц, М.А. Москалев Технология конструкционных материалов и материаловедение. М. Высшая школа, 1990

3. Е.Т Кондратьев Технология конструкционных материалов и материаловедение.

М. Колос, 1982

4.Практикум по технологии конструкционных материалов и материаловедению.

Под ред. С.С.Некрасова, М. Агропромиздат, 1991

5. А.Қ. Омаров Материалтану және металдарды коррозиядан қорғау практикумы.

Алматы, 1991

6. П.И. Полухин Технология металлов и сварка. М. Высшая школа, 1972

7. Г.П. Фетисов, В.М.Карпман и др. Материаловедение и технология металлов. М.

Высшая школа, 2001

8. Оханов Е.Л, Самсаев М.Б Материалтану және конструкциялық материалдар

технологиясы. Алматы, «Бастау», 2009