Дәріс тақырыбы. Қорғаушы ғаздар.
Қорғаушы газдар екі топқа бөлінеді: химиялық инертті жіне белсенді. Бірінші топты ғаздар пісіру кезінде қыздырылып балқытылған металдармен әрекеттеспейді және оларда ерімейді. Осындай ғаздарды қолдана отырып доғалы пісіруді балқымалы немесе балқымайтын электродпен жүргізуге болады. Екінші топты газдар пісіру аймақты қоршаған ауадан қорғайды, бірақ өздері металда ериді немесе онымен химиялық түрде әрекеттеседі.
Көмірқышқылды газдың қыздырылған вольфрамға химиялық белсенділігі өте жоғары болғандықтан (вольфрамның тотықтануы, қирауы), көмірқышқылды газ ортада доғалы пісіру үшін балқымалы немесе балқымайтын (графитті немесе көмірлі) электродтар қолданылады.
Пісіруде қолданылатын химиялық инертті газдарға гелий және аргон жатады (Кесте 15). Химиялық белсенді газдар ішінде ең маңыздысы ол көмірқышқылды газ.
Кесте 15 – Инертті газдардың (аргон және гелий) қасиеттері
| Газ | Атомдық салмағы | 20 ˚С--тағы тығыздығы, кг/м3 | Қайнау температурасы, ˚С | Жылуөткізгіштік коэффициенті, кал/см ∙ с∙ ˚С | Ионизация потенциалы, В |
| Аргон Гелий | 39,944 4,003 | 1,662 0,1785 | -185,5 -268,9 | 0,378 ∙ 10-4 3,32 ∙ 10-4 | 15,7 24,5 |
Аргон-газтәрізді таза МЕСТ 10157-79 бойынша үш сортты болып шығарылады: жоғарғы, бірінші және екінші. Аргонның мөлшері сортына сәйкес: 99,99%; 99,98%; 99,95%. Қоспалар ретінде оттек, азот және ылғал болады. Аргон газ күйінде болаттан жасалған баллондарда сақталып тасымалданады. Баллонда 6,2 м3 газтәрізді аргон болады. Баллондағы қысым 150 ат, немесе 20 °С температураға есептегенде қысым 15 МПа. Аргонды сұйық күйде арнаулы цистерналарда немесе Дьюар ыдысында тасымалдауға болады. Сосын арнайы орындарда газ күйіне аудару қажет. Аргон сақтайтын баллондар сүр түсті, ал жазуылары жасыл түсті болады.
Жоғарғы сортты аргон химиялық белсенді металдарды (титан, цирконий және ниобий сияқты) және осылардың негізіндегі қорытпаларды пісіруге арналған. Алюминийдың, магнийдың және де басқа металдардың қорытпаларын, оттек пен азоттың қоспаларына сезімталдығы төмен болатын, балқымайтын электродпен пісіруде бірінші сортты аргонды қолдануға болады. Коррозияға төзімді болаттарды пісіруде екінші сортты аргон қолданылады.
Гелий - пісіруге арналган газтәрізді таза ТУ 51–689–75 техникалық жағдайлар бойынша үш маркалы (А–99,995%; Б–99,99%; В–99,8%) болып шығарылады. Қоспалар ретінде азот, сутегі және ылғал болады. Гелийды, аргон сияқты, болаттан жасалған баллондарда сақтап тасымалдайды. Баллондағы қысым 15 МПа (150 ат). Гелий сұйық күйде болса баллондағы қысым 0,2 МПа. Баллонның түсі қоғыр, ал жазуы ақ түсті болады. Гелий аргоннан едәуір қымбат болғандықтан, оны тек арнайы жағдайларды химиялық таза және белсенді металдармен қорытпаларды пісіргенде қолданылады. Гелийде пісіргенде балқыту тереңдіге жоғары және жіктің қалыпы ерекше болады. Гелий аргоннан 10 есе жеңіл болғандықтан, оның шығыны 1,5-3 есе жоғары болады.
Көмірқышқылды газ МЕСТ 8050-85 бойынша жеткізіледі. Пісіруде жоғарғы (99,8% СО2) және бірінші (99,5% СО2) сортты көмірқышқылды газ қолданылады. Кейде, жауапты емес конструкцияларда, тағамды көмірқышқылды газды пайдалануға болады. Осындай газда бос сү болғандықтан, оны пісірудің алдында мұқият кептіріп алу керек. Көмірқышқылды газ 1,5 есе ауадан ауыр болғандықтан, пісіруді жүргізетін орындардың вентилляциясына қойылатын талаптар жоғары болады. Газды сұйық күйде болат баллондарда немесе цистерналарда сақтап тасымалдайды. Сиымдылығы 40 л баллонда 0,6 МПа қысымда 25 кг көмірқышқылды газ болады. Газ күйіне ауыстырғанда қысымы 0,1МПа көлемі 12,5 м3 болады. Баллонның түсі қара, ал жазуы сары түсті болады. Көмірқышқылды газды пісіруде қолданылғанда, газды фазада бос оттектің мөлшері жоғары болғандықтан, пісіру сымның құрамында оттекке тектілігі жоғары болатын легірлеуші элементтердің мөлшері жоғары болуы қажет (негізінде Si және Мn). Кеңінен Св-08Г2С сымы қолданылады.
Пісіруде қорғаушы газдарды қолданғанда, газдардың технологиялық қасиеттерін (мысалы, шығыны), газдардың бағасын, олардың жік пен балқыту қалыптарына әсерін ескеру қажет. Осы көрсеткіштерді жақсарту мақсатымен кеңінен газдар қоспасын қолданылу мүмкін. Мысалы, металдың шашыраун азайтып жік қалыптасуын жақсарту үшін 2-15% оттегі бар көмірқышқылды газдың қоспасы қолданылады. Осындай жағдайда металдың ауысуы өзгереді (майда тамшылы болады) және металдың шашыраудан шығыны 30-40%–ке азаяды. Болаттарды пісіруде аргоннығ шығының азайту мақсатымен (75% Аг + 25% СО2) немесе (Аг + СО2 + О) қоспаларын пайдалануға болады. Кейінгі кезде, алюминий қорытпаларын пісіруде (70% Не және 30% Аг) қоспасы кеңінен қолданылып жұр. Мұндай жағдайда пісірілетін металдың қалыңдығы жоғары болады және жік қалыптасуы жақсарады.
Ұсынылған әдебиет:
1 нег. [Т1,144-196]. 2 нег. [т.1, 85-144]
Бақылау сұрақтары:
6.Пісірудің қандай түрлерінде флюстар қолданылады?
7.Флюстарды қалай дайындайды?
8.Пісіруде қандай қорғаушы газдар қолданылады?
9.Аргон баллонында жазуы қандай түсті?
10. Баллонның сиымдылығы қандай?
Дәріс тақырыбы Түйістіріп пісіруге арналған электродтар. Пісіруге және балқытып қаптауға арналған шойын шыбықтары. Балқытып қаптауға арналған құйма шыбықтары мен ленталар. Электрқожды пісіруге арналған қоспаоы материалдар мен өзін өзі қорғаушы сымдар. Құбырларды пісіруде қолданылатын сақиналар мен қоспалар.
Пісіру жалғастардың сапасын, ал кейбір жағдайларда түйістіріп пісіру үрдісінің жүргізілу мүмкіндігін, электродтардың материалы мен конструкциясы анықтайды. Түіспелі машиналар электродтарына қойылатын талаптарды олардың нақты тағайындалуына байланысты қарастыру қажет. Мысалы, нүктелі және жікті машиналардың электродтары токтың тығыздығы (250-300 А/мм2) жоғары болған жағдайда жұмыс істейді. Сондықтан, осы топтың электродтар материалдарында электр– және жылу өткізгіштігі жоғары, пісірілетін металмен әрекеттесуі төмен (әсіресе жеңіл металдарды пісіргенде), коррозияға төзімді және ыстыққа берік металдарды пісіргенде каттылығы мен рекристалдану температурасы жоғару болуы қажет. Электродтардың электрөткізгіштігі мыс электрөткізгіштігінен 70%–тен кем болмау керек. Қаттылық НВ 100-160 және рекристалдану температурасы 250-500ºС. Неғұрлым пісірілетін материалдардың электрөткізгіштігі мен қаттылығы жоғары болса, солғұрлым электродтар материалдардың осы көрсеткіштері де жоғары болуы қажет (МЕСТ 14111-90) (ИСО 5184-79).
Түйістіру және бедерлі пісірудің түйіспелі машиналардың электродтары токтың салыстырмалы аз тығыздықтарда (12-15 А/мм2 дейін) жұмыс істейді. Осындай электродтардың материалдарына жылу– және электрөткізгіштігі (мыстың электрөткізгіштігінің 35%) төмендетілген, ал пайдаланылу жағдайындағы қаттылығы бойынша (НВ 180-200 дейін) көтерінкі талаптар қойылады. Қаттылық жоғары болғандықтан электродтардың тозуы азаяды, түйіспелі пісіруде дайындаманы дәлірек орталақтандыру мүмкіндігі жоғары болады және бедерлі пісіруде ток күші мен кернеуі бірқалыпты таралады.
Электродтарды дайындау үшін суықтай прокатталған таза техникалық мыс қолданылады. Бірақ, жылу– және электрөткізгіштігі жоғары болғанымен, оның жоғары температурада деформацияларға қарсыласу шамасы төмен болады. Сондықтан, кейінгі кезде мыс негізіндегі қорытпалар кеңінен қолданылатын болды. Дисперсиялық–қатаятын электродты қорытпалардың қасиеттері ең жақсы болып есептелінеді. Легірлеуші элементтер ретінде Cr, Cd, Zr, Mg, Zn, Ag, Co сияқты металдар қолданылады (кесте 16). Әдетте, жылу– және электрөткізгіштігін жоғары деңгейде сақтау үшін, легірлеуші элементтердің мөлшері 1-1,5%–тен аспау керек. Беріктігін арттыру үшін қорытпаларға Ni, Si, Fe, ал рекристалдану температурасын арттыру үшін аз мөлшерде B, Be, Ti, Zr сияқты элементтер қосылады. 500-700ºС температурада мыстың тотықтануға қарсыласуын арттыру үшін Al, Mg, Be аз мөлшерде қосуға болады. Аз мөлшерлі күміс пен магнийдың қоспалары алюминий қорытпалардың қараймай пісіру нүктелердің саны көбейеді.
Алюминий мен магний қорытпаларын пісіруде қатайған (наклеп) күйде қолданылатын БрКд1 (МК) және МС1 қорытпалардың электрөткізгіштігі ең жоғары болады. АМг6Н, АМц және Д16 қорытпаларды пісіргенде, кадмийлі қоламен салыстырғанда, құрылысы майда дәнді және электрөткізгіштігі жоғары болатын, аз мөлшерде күміс немесе магний мен бор қосылған қорытпаларды тұрақтылығы жоғары келеді. Мысқа аз мөлшерде күмісті (≈0,1%) қосу арқылы мыстын рекристалдану температурасын 100-150ºС–қа жоғарылатады, ал электрөткізгіштік сәл ғана төмендейді (1%–ке дейін). Алюминийдың қорытпаларын пісіруде мыс–магнийлі (Mg 0.3%–ке дейін) қорытпадан жасалған электродтың тұрақтылығын едәуір арттыру үшін қорытпаға 0,01%–ке дейін В (бор) қосылады. Цирконий қосылған мыс негізіндегі қорытпаларды да қолдануға болады (0,27-0,31% Zr, қалғаны мыс). Алюминий мен магний қорытпаларын пісіруге үсынылған Cu-Al2O3 жүйесінің металлокерамикалық электродтардың (тотықтардың мөлшері шамамен 3%) қаттылығы НВ 105-108, рекристалдану температурасы 600-650ºС және электрөткізгіштігі таза техникалық мыстың электрөткізгіштігінен ең кемінде 80%. Осы материалдан жасалған электродтар қосымша термомеханикалық өңдеусіз қолданылады. Беріктігі өте жоғары температурада төмендейтіндіктен пісірілетін материалмен химиялық әрекеттесу жылдамдығы төмендейді. Амг6 қорытпа бетінің қараюы 80-90 нүктелерден кейін басталады, ал БрКд1 қорытпадан электродтарды қолданылсақ сондай эффект 18-20 нүктеден кейін айқындалады.
Болаттар мен титан қорытпаларын пісіруге қаттылығы жоғары, ал электрөткізгіштігі төменірек мыс пен хром және аз мөлшерде Cd, Al, Mg, Zr қосылған қорытпалары қолданылады. Олардың ішінде ең кең тараған термомеханикалық өңдеумен беріктігі арттырылатын дисперсиялық–қатаятын БрХ, БрХЦр, Мц5Б қорытпалар. Мц5Б қорытпасы ең универсальды болып саналады. Қарастырылған материалдын көбісін осы қорытпамен пісіруге болады. Мц4 қорытпаны негізінде фигуралық электродтар үшін қолданылады. Азкөміртекті және азлегірленген болаттарды пісіруде 0,25-0,45% Cr және Zr мен Ti (0,04-0,08% әрқайсысы) қоспалары бар мыстың қорытпасы ең қолайлы болып есептелінеді. Осындай қорытпа термиялық өңделген күйде ірі дәнді құрылысты (структураны), НВ 140-150 қаттылықты, жұмыс температуралар интервалында пластикалық қасиеттерінің жоғары болуын және электрөткізгіштікті техникалық таза мыстың электрөткізгіштігінен 70-80%–тін қамтамасыз етеді.
Мыс негізндегі қорытпалар ішінен ең жоғарғы қаттылық пен ыстыққа беріктігі БрНБТ қолада. Осы қола ыстыққа берік болаттарды, никелді және кобальтты қорытпаларды пісіруде қолданылады. Электрөткізгіштігі жоғары материалдарды пісіруге (негізінде коррозияға төзімді және ыстыққа берік болаттар), қалындықтардың қатынасы 2:1 ден жоғары болған жағдайда, сонымен қатар жылуфизикалық қасиеттерінің айырмашылығы едәуір болатын материалдарды пісіру үшін келесі қорытпа үсынылған: 2-3% Ni; 0,2-0,6%Ti; 0,3-0,6% Ве; 1,5-2% Fe; 0,1-0,25% В, қалғаны мыс.
Материалдардың ерекше тобына W, Mo, эльконайт ВМ және т.б. жатады. Олардың қаттылығы мен ыстыққа беріктігі өте жоғары (бедерлі пісіруде құрама электродтар үшін қолайлы), жылу– және электрөткізгіштігі төмен (әртекті металдарды және меншікті электркедергісі төмен болатын металдар мен қорытпаларды, мысалы, мысты, күмісті және жезді пісіргенде қолайлы).
Кесте 16 – Түйіспелі машиналардың электрдтарына арналған материалдардың химиялық құрамы, негізгі қасиеттері және қолданылу саласы
| Электродтар материалы | Легірлеуші элементтердің мөлшері, % (қалғаны мыс) | ТМӨ түрі * | Электрөткізгіштік (күйдірілген техникалық таза мыспен салыстырғанда) | НВ бойынша қаттылық ** | Рекристал- дану температурасы, ºС | Қолданылу саласы | |||||||
| Суықтай созылған мыс М1 | - | Д, 50% | Al және Cu қорытпаларды нүктелі және жікті пісірудің электродтары | ||||||||||
| Мыс пен күмістің қорытпасы МС1 | 0,07-0,12 Ag | Д, 50% | 97-99 | 90-100 | |||||||||
| Мыстың магиний мен бормен қорытпасы | 0,3 Mg дейін, 0,1 В дейін | З, 960º, 1,5 сағат Д, 40-50% О, 460º, 5 сағат | 350-390 | ||||||||||
| БрКд1 (МК) | 0,9-1,2 Cd или 0,4-0,7 Cd | З,760-80º, 2-3 сағат, Д,40-60% | 85-90 | 95-115 | 250-300 | ||||||||
| БрЦр | До 0,37 Zr | З,920-960º Д. 50%, О,450-460º, 5 сағат | 90-95 | 130-150 | Әртүрлі маркалы болаттарды, титанды, қоланы, жезді, жеңіл қорытпаларды нүктелң, жікті, бедерлі және түйістіріп пісіруге арналған электродтары | ||||||||
| Хром-кадмийлі қола Мц5Б (БрХКд-0,5-0,3) | 0,2-0,4 Cr 0,2-0,35 Cd | З,940-960, 0,5-1 сағат Д,20-30% О,470-490º, 4 сағат | 80-95 | 110-130 | 350-400 | ||||||||
| Хромоцирконийлі қола БР ХЦр-0,6-0,05 | 0,5-0,7 Cr 0,03-0,06 Zr | З,940-960º, 1-1,5 сағат Д, 40-60% О. 470-490º, 4 сағат | 80-82 | 140-160 | Азлегірленген болаттарды, жезді, никельді титанды, қоланы жікті және нүктелі пісіруге арналған электродтары. Түйістіру машиналардың ернеулері (Губки) | ||||||||
| Хромды қола БрХ | 0,4-1,0 Cr ( в прутках 0,4-0,7 Cr) | З.980-1000º 1,5-2 сағат Д. 15-30% О.460-480º, 5 сағат | 80-85 | 140-180 | 370-420 | ||||||||
| Мц4 қорытпасы | 0,4-0,8 Cr 0,1-0,2 Al 0,1-0,2 Mg | З.1000-1200º, 1-1,5сағат О.470-490º, 4сағат | 75-78 | 110-120 | Коррозияға төзімді, ыстыққа берік болаттарды, титанды жікті, нүктелі және түйістіріп пісіруге арналған электродтары | ||||||||
| Никельбериллийтитанды қола БрНБТ | 1,4-1,6 Ni 0,2-0,4 Be 0,05-0,15 Ti | З.900-950º, 2-2,5сағат О.475-550º, 2-3сағат | 50-55 | 170-220 | 500-510 | ||||||||
| Кремненикелді қола БрКН-1-4 (немесе БрКН-0,5-0,25) | 0,6-1,0 Si 3-4 Ni | - | 40-45 | 430-450 | Жікті, бедерлі, түйістіріп пісіруге арналған тозуы мен жылу жүктемесі жоғары электроды | ||||||||
| Алюминийтемірникельді қола БрАЖН11 | 1,1-1,2 Al 3,5-4,0 Fe 0,4-0,6 Ni | - | |||||||||||
| Эльконайт ВМ | 70-80 W | Күйдіру | 25-30 | 200-220 | Нүктелі, бедерлі және түйістіріп пісіруге арналған электродтарға қосымшалары | ||||||||
| Молибден | 98-99 Mo | - | 34-37 | 250-300 | |||||||||
| Вольфрам | 100 W | - | 30-32 | 440-450 | |||||||||
| · З - шынықтыру (қыздыру, ұстау), Д - пластикалық деформация, О – босату (қыздыру, ұстау); шынықтырудан кейін суыту суда, бостудан кейін ауада. ** Қаттылық термомеханикалық өңдеуден кейін көрсетілген. | |||||||||||||
Шетелде электрөткізгіштігі жоғары материалдардан түйіспелі машиналдың электродтары үшін кадмийлі (1% Cd) және цирконийлі (0,15% Zr) қолалар, аз мөлшерде күміс (1%–ке дейін), теллур және т.б. қосылған мыс қолданылады.
Көміртекті болаттарды пісіруде 0,1%–ке дейін цирконий қосылған хромды қолалардың тұрақтылығы ең жоғары болады. Коррозияға төзімді және ыстыұұа берік болаттарды пісіруде Cu-Co-Be (2-2,5% Co; 0,3-0,5 Be; қалғаны Cu) жүйенің негізіндегі қорытпалар кеңінен қолданылады.
Ұсынылған әдебиет:
1 [123-135]