Машина жасауда көміртекті жадығаттардын қолданылуы
Көміртекті жадығаттар
Көміртек табиғатта және техникада
Графит
Алмас
Алмастың тозуға беріктігі
Машина жасауда көміртекті жадығаттардын қолданылуы
Көміртекті жадығаттар
Машина жасауда көміртекті жадығаттардың қолданылу аймағы
Көміртек табиғатта және техникада
Графит
Алмас
Алмастың тозуға беріктігі
Машина жасауда көміртекті жадығаттардын қолданылуы
Көміртекті жадығаттар
Машина жасауда көміртекті жадығаттардың қолданылу аймағы
Құрылғы жадығаттарының физикалық жарақтылық, химиялық, кәсіпілімдік және пайдалану қасиеттеріне жаңа немесе белгілі, бірақ тым күшейтілген талаптар қойылады. Көбінесе, атап айтқанда, ерекше қасиеттерімен жадығаттардың болмауы техника мен кәсіпілімдердің жаңа түрлерін жасау іс-амалын тоқтады. Мұндай жадығаттарға көміртек жатады.
Көміртек табиғатта және техникада
Көміртек ертеден белгілі. Ол табиғатта қалай бос күйіңде кеңінен таралған болса (графит, табиғи алмас), химиялық қосылыстар түрінде де солай кеңінен таралған. Химиялық қосылыстары қазып алынатын отынның (кемір, мұнай) және де әр түрлі тау жыныстарыньщ құрамына кіреді. Көміртек өсімдік пен жануар әлемінің маңызды бөлігі болып табылады. Тірі нәрседе көміртектің (мөлшерзат бойынша) 18-46 % бар, ағашта, мұнайда, көмірде (антрацитте) - сәйкес 50, 85, 96 %. Бірақ жер қыртысында көміртектің жалпы мөлшерзаты 0,5 % аспайды.
Қазіргі күшқуаттың негізгі көзі көмірді, мұнайды, табиғи газды қазып аламыз, біз көміртектің аса көп мөлшерін аламыз және пайдаланамыз. Ғарышта да көміртек көп. Күнде ол мөлшері бойынша сутекпен, гелийден және оттегінен кейін төртінші орын алады.
Темір мен шайырзаттар негізінде құрылғы жадығаттарының құрама бөлігіндегі сияқты, көміртек өркендеу тарихында өте елеулі орынмаңыз атқарады. Қазіргі кезде көміртекгі темір қорытпалары (болат, шойын) машина жасау жадығаттарының жалпы көлемінде 80 % құрайды. Шайырзаттар қазіргі техниканың іс-аралық барлық салаларында қолданыс тапты (көміртек атомдары көпөлшем молекулаларының қаңқасын түзеді).
Көміртек табиғатта және техникада
Көміртек ертеден белгілі. Ол табиғатта қалай бос күйіңде кеңінен таралған болса (графит, табиғи алмас), химиялық қосылыстар түрінде де солай кеңінен таралған. Химиялық қосылыстары қазып алынатын отынның (кемір, мұнай) және де әр түрлі тау жыныстарыньщ құрамына кіреді. Көміртек өсімдік пен жануар әлемінің маңызды бөлігі болып табылады. Тірі нәрседе көміртектің (мөлшерзат бойынша) 18-46 % бар, ағашта, мұнайда, көмірде (антрацитте) - сәйкес 50, 85, 96 %. Бірақ жер қыртысында көміртектің жалпы мөлшерзаты 0,5 % аспайды.
Қазіргі күшқуаттың негізгі көзі көмірді, мұнайды, табиғи газды қазып аламыз, біз көміртектің аса көп мөлшерін аламыз және пайдаланамыз. Ғарышта да көміртек көп. Күнде ол мөлшері бойынша сутекпен, гелийден және оттегінен кейін төртінші орын алады.
Темір мен шайырзаттар негізінде құрылғы жадығаттарының құрама бөлігіндегі сияқты, көміртек өркендеу тарихында өте елеулі орынмаңыз атқарады. Қазіргі кезде көміртекгі темір қорытпалары (болат, шойын) машина жасау жадығаттарының жалпы көлемінде 80 % құрайды. Шайырзаттар қазіргі техниканың іс-аралық барлық салаларында қолданыс тапты (көміртек атомдары көпөлшем молекулаларының қаңқасын түзеді).
Көміртекті жадығаттар
Құрылғы жадығаттарының физикалық жарақтылық, химиялық,
кәсіпілімдік және пайдалану қасиеттеріне жаңа немесе белгілі,
бірақ тым күшейтілген талаптар қойылады. Көбінесе, атап
айтқанда, ерекше қасиеттерімен жадығаттардың болмауы техника мен
кәсіпілімдердің жаңа түрлерін жасау іс-амалын тоқтады. Мұндай
жадығаттарға көміртек жатады.
Көміртек табиғатта және техникада
Көміртек ертеден белгілі. Ол табиғатта қалай бос күйіңде кеңінен
таралған болса (графит, табиғи алмас), химиялық қосылыстар түрінде де солай
кеңінен таралған. Химиялық қосылыстары қазып алынатын отынның (кемір,
мұнай) және де әр түрлі тау жыныстарыньщ құрамына кіреді. Көміртек
өсімдік пен жануар әлемінің маңызды бөлігі болып табылады. Тірі нәрседе
көміртектің (мөлшерзат бойынша) 18-46 % бар, ағашта, мұнайда, көмірде
(антрацитте) - сәйкес 50, 85, 96 %. Бірақ жер қыртысында көміртектің жалпы
мөлшерзаты 0,5 % аспайды.
Қазіргі күшқуаттың негізгі көзі көмірді, мұнайды, табиғи газды қазып
аламыз, біз көміртектің аса көп мөлшерін аламыз және пайдаланамыз. Ғарышта
да көміртек көп. Күнде ол мөлшері бойынша сутекпен, гелийден және оттегінен
кейін төртінші орын алады.
Темір мен шайырзаттар негізінде құрылғы жадығаттарының құрама
бөлігіндегі сияқты, көміртек өркендеу тарихында өте елеулі орынмаңыз
атқарады. Қазіргі кезде көміртекгі темір қорытпалары (болат, шойын) машина
жасау жадығаттарының жалпы көлемінде 80 % құрайды. Шайырзаттар қазіргі
техниканың іс-аралық барлық салаларында қолданыс тапты (көміртек атомдары
көпөлшем молекулаларының қаңқасын түзеді).
Көміртек ағаш көмірі түрінде ерте заманнан бері кендерден металдарды
тотықсыздандыру қызметін атқарады; алмастың қатденелі түрленуінде асыл тас
ретінде ертеден белгілі 1882 жылы Т.А.Эдиссон көміртек қызу сымын бірінші
рет электр шамдарында пайдаланды.
Белгілі қатденелі аллотропты деп атайтын көміртектің түрленулері -
графит және алмас.
Графит
Көміртек қатденелі түрлерінде графит бірінші атом әсерлеткіштерінде
нейтрондардың бәсеңдеткіштері ретінде қызмет атқарды. Бірінші атом
әсерлеткіші Э.Фермидің жетекшілігімен 1942 ж. желтоқсанда АҚШ-та салынды.
Бірінші дәнөзек әсерлеткіші Евроазиат құрлығында, Мәскеуде
И.В.Курчатовтың жетекшілігімен атом күшқуаты институында салынды. Бүрынғы
КСРО қазіргі ТМД елдерінде негізінен РБМК - 1 000 түрдегі фафит - су
өсерлеткіштері салынды.
Әсерлеткіш фафитіне негізгі талап - жоғары дәрежедегі тазалық; басқа
элементтердің қоспа атомдары тез нейтрондарды тежемейді, оларды сорады.
Әсерлеткіш графитінің қасиеттері нейтрондардың әсерінен озгереді, көлемдік
өзгеру жүреді, электркедергісі, серпімділік мөлшерлігі оссді, қаттылығы
артады, 20 есеге дейін жылу өткізгіштігі азаяды.
Графит 4 200К дейін қатты күйжайыңда болады. Д.И. Меңделеевтің
элементтер мәлді жүйесінің басқа элементтерінен өзгешелігі, графиттің
физикалық жоне жарақтылық сипаттамаларының көрсеткіштері жылысалқындықтың
өсуімен төмендемейді, белгілі бір шекке дейін өседі. Сондықтан қазіргі
өнеркәсіптің көптеген салаларында графит пайдаланылады: құю өндірісінде,
металдарды жарақтылық және жылумен өңдеуде, электротехника,
электробоссируде, химия, машина жасауда, ғылыми және медицина аспаптар
жиынтығын жасауда. Графит мүжіуге берік, бүркеу ретінде зымыран
қозғалтқыштарының жабық қуыстары, жану бөлімдері, тұмсық конустар және
зымырандардың басқа да тетік бөлшектері үшін қолданылады.
Алмас
Белгілі минералдар мен жадығаттар ішінде алмастың қаттылығы ең үлкен.
Төменде алмастың негізгі қасиеттері келтірілген.
Сингония Текшелі
Сайкеліс бөліктері C3L44L39P немесе 3L24L36P
Құрылымы Текшелі қарапайым ұяның қабырғасы α =3,56А0
Маңызды қатдене құрылымдық Жалпақ жақтылары: октаэдр (111),
түрлері ромбододекаэдр (100), гексаэдр (текше) (100)
Құрасбөлік сипаты Жеке қатденелерден басқа түйірлі және жеке
өсінділер, шар төрізді пайда болғандар т.б.
Қаттылығы (Н) Моосо межесызығы бойынша 10. Белгілі заттардың
бәрінен қаттырақ, бірақ мортты. Әр түрлі
жақтарыңда қаттылық әр түрлі: Н (111)Н
(110)Н (100).
Меншік салмағы (γ) 3,50-3,52 гсм3. Алмас Тулэ сұйықтығында
батады (екіленген тұздың 2 КІНqI2
шоғырланған ерітіндісінде)
Түсі Түссіз, сары, қоңыр, сұр, қара (жасыл,
көгерген, қызғылт жоне күлгін түсті
түрлерімен); кейде көк және қызыл.
Жалтырлығы Күшті, алмас жалтыры
Сыну көрсеткіші 2,42 (сары түс үшін)
Шашыраңқысы 0,063
Ломинесценция Аса күлгін, катод және рентген сәулелерінде
көк, сарыжасыл, сирегірек қызыл түспен сәуле
таратады кейде таратпайды.
Электрлік қасиеттері Электрөткізгіштігі нашар, үйкелуде
электрленеді.
Химиялық қасиеттері Химиялық құрамы- көміртек (С) 850-1 000°С
ауада ұзақ қыздырғанда жанады. Таза
көміртектің ағынында 720-800°С жанады. Оттегін
жібермей 2 000-3 000°С дейін қыздырғанда
графитке өтеді. Қышқылдар мен сілтілердің
алмасқа әсері жоқ. Алмас балқытылған натрий
және калий селитрасы мен содада ериді.
В.М. Голяновскийдің жетекшілігімен И.В.Курчатов атындағы атом күшқуаты
институтының қызметкерлерімен жұқа үлпек түрінде алынған жасанды алмас,
қаттылығы бойынша табиғи алмастан асып түсетінін атаған жөн.
Қазіргі кезде алмас жадығаттарының арнайы сыныпталуы жасалып шығарылды.
Өнеркәсіпте алмас зергерлік (асыл тас) - бұған тек алмастың өзі жатады және
техникалық (бұрғы, үлгілі, өңдеуіш, тартқыш, түрпілі жадығат) болып
бөлінеді. Соңғысына алмас тастарынан басқа алмас құмы мен алмас тозаңы
жатуы мүмкін. Техникалық алмасқа барлық түрлері жатуы мүмкін: алмастың
өзі, өсіңді, карбонадо мен баллос. Біріншісіне жетілген пошымымен, жоғары
мөлдірлігі, жарықсыз, қосымшаларсыз және басқа ақауы жоқ алмастар жатады.
Арнайы гаухар қырымен қырланған алмастар гаухар тас деп аталады. Техникалық
алмастар ұнтақ және жеке қатденелер түрінде қолданылады. Қазып алынатын
алмастың 80 % астамы өнеркәсіпте пайдаланылады.
КСРО-да жасанды алмастар 1960 ж. Жоғары қысымдар физикасы институтында
академик Л.Ф. Верещагинның жетекшілігімен алғашқы рет жасалды. Жадығаттарды
жасап шығарғанда көміртек күйжайының жылысалқындық пен қысымға тәуелділігі
кестесызбасына сүйенеді (25-сурет).
25-сурте. Әр түрлі жылысалқындық (Т) пен қысымдағы (Р) көміртек
күйжайының кестесызбасы.
Алмастың графитке айналуы ерекше еңбексіз-ақ іске асатьшы көрініп тұр,
бірақ тым жәй жүреді 25-сурет. Алдымен қатденелердің төбелері мен қырлары
қарая бастайтыны зерттеумен [35] анықталды. Одан әрі қатдене қара
графит қабығымен жабылады, сосын оның ішкі бөлігі де жаппай графитке
өтеді. Алмастың графитке жай айналуы, алмас құрылымының ішіндегі
атомдардың елеулі қайта топтасуын қажет етуімен байланысты. Қайта топтасуы
жылысалқындық көтерілгенде жылу қозғалысының үлесінен жүзеге асады.
Рентген сәулесінің көмегімен бұл минералдың атом құрылымын айырып
шешу, оның жаратылысын зерттеу ісіндегі үлкен әйгілі жеңіс болды. 1913-ж.
У.Г. және У.Л.Брэгтермен шешімі жүзеге асқан бұл мәселе алмастың қатденелі
құрылымы ішіндегі көміртек атомдарының орналасуы туралы дәл түсінік берді.
Алмас құрылымының қарапайым текше торы келтірілген 26-сурет.
26-сурет. Алмастың қарапайым қатденелі торы
Тор мәлі а - 3,56 А°. Алмастың құрылымын құрастыратын көміртек атомдары
қарапайым текше торынық тобелері мен оның жақтарының ортасында орналасқан.
Бұлардан басқа торт атом ұяның ішінде орналасқан. Олар қарапайым текшенің
сегізден бірінің орталықтарымен дәл келеді, бірақ барлық сегіз атом емес,
төртеуі ғана орын алады. Сонымен, толтырылған сегіздің бірімен кезектеседі.
Мұндай құрылымдағы көміртектің әр атомы оны қоршаған төрт атоммен
берік байланысқан. Алмастың нағыз сайкелісі туралы мәселені академик
А,В.Шубников анықтаған: алмастың құрылымы октаэдр және С3L44L3 сайкелісімен
таға бір түрі болуы мүмкін.
Ойсаралық алғы шарттар (көміртектің алмасқа өту кесте - сызбасы) Кеңес
физик-химий О.ИЛейпунскимен жете зерттелді. Алмастың алыну шарты:
О.ИЛейпункскиймен анықталған 1000 °С астам жылысалқындық пен 40 кбар астам
қысым кейін жасанды алмасты алуда пайдаланылды. Жасанды алмастар
өнеркәсіптік өндірілуі 1960-ж УКСР ҒА Аса қатты жадығаттар институтымен
бірге дамыды. Қазіргі кезде жасанды алмастар кәдімгі, көтеріңкі және жоғары
беріктігімен шығарылады. Олар ажарлау дөңгелектерін жасау үшін түрлі
жадығат ретінде және бірқатденелі аспап түрінде пайдаланылады.
Алғашқы рет алмастың жасалуы 1953-ж Швецияда АSЕА өнеркөсіп орнымен
және онан тәуілсіз "Дженерал электрик" өнеркәсіп орнымен 1954-ж АҚШ-та
жүзеге асты,
Жасанды алмасты алу кәсіпілімі мынадан тұрады:
1) арнайы аспаптың бөліміне шикізат тиеледі;
2) сауытпен қапталған есіктерін жабады;
3) электрқозғалтқышы қысымсыққышты айналдыра бастайды;
4) іс-амалмен басқару арақашықтықта жүзеге асады.
Сонда қысым мен жылысалқындықтың бақылау көрсеткіш-аспаптары бүл
өлшемшамалардың өсуін тіркейді. Көміртектен алмастың пайда болу
жылысалқындығы 1 550 °С қүрайды. Кәсіпілім іс-амалы ұзақ жүрмейді,
жымдасқан жомжадығат алумен аяқталады. Сосын аспап жүктен босатылып,
жымдасқан жомжздығатты жарып уатады. Қара, барқыт сынығы бойынша
бакылауға салады. Альшған алмастың меншікгі салмағы 3,52 гсм3 оның сыну
сселеуіші 2,42 гең. Оның басты физикалық қасиеті – жоғары қаттылығы, ол
Моос межесызығы бойынша 10 тең.
Жапонияда тәжірибе арқылы 1 I 5500С жылысалқындықты сақтап және
кәсіпілім іс-амаіын 2 000 сағат боны жүргізіп 3,5 каратқа дейін
мөлшерзатымен алмастар алынған.
Алмастың тозуға беріктігі
Алмастың металл бойынша ауада үйкелу еселеуіші 0,1 аспайды, бұл оның
қатденелерінің бетінде газдың сорылған үлпегінің бар болуымен
түсіндіріледі. Боссиреуде ол 0,5 дейін өседі. Үйкелу еселеуішінің төмен
және жоғары қаттылығы болуының салдарынан алмас тозуға берік. Бұл көрсеткіш
осыған ұқсас түрпілі жадығаттардағыдан жүздеген және мындаған есе көп.
Сондықтан оны ажарлау мен жылтырлату дөңгелектерін, бұрғыларды,
кескіштерді т.с.с. жасау үшін қолданады.
Жадығаттың түрпілік беріктігі ажарланған жадығат мөлшерзатының
шығындалған түрпі мөлшерзатына қатынасымен анықталады. Жақсы түрпі
жадығаттарының түрпілік қабілеті алмастың беріктігіне қатысы бойынша бордың
карбиді үшін 0,8, кремнийдің карбиді - 0,4, электрокорунд - 0,2 құрайды.
Қазіргі кезде жасанды алмас ұнтақтары жасалып шығарылды, олардың
түрпілік қабілеті табиғи алмастардың беріктігінен асып түседі. Мысалы, АСМ
ентаңбасымен шағын ұнтақ, ерекше қатты қиын өнделетін жадығаттардың өңделу
өнімдлігін орташа 1,8 есе өсіреді, табиғи алмастардың ұнтақтарымен
салыстырғанда түрінің тиісті шығыны 1,5 есе төмендейді.
Жылу өткізгіштігі бойынша, алмас кескіш аспап ретінде пайдаланылатын
барлық қаттылығы жоғары жадығаттардан басым түседі. Осының салдарынан
кескіш аспаптың жылу кернеулігі және жадығаттарды алмаспен өңдегенде кескіш
жиектің жылысаіқындығы күрт төмендейді. АСМ ентаңбасымен жасанды алмас
ұнтағынан жасалған аспап үшін тиімді кесілу, мүмкін болатын аумалы
жылысалқындық 600 °С құрайды.
Қазіргі кезде алмас асыл тас-өшекей ретінен гөрі өнеркәсіптің әр түрлі
салаларының техникалық үнемқорлық көрсеткіштерін арттыруға мүмкіндік
беретін маңызды жадығаттардың бірі ретінде бағаланады. Алмастың көмегімен
мына жұмыстар істелінеді:
1) қатты металқышсаз қорытпаларымен аспаптардың және машиналар
тетікбөлшектерінің өнделуі;
2) қатты жыныстарда барлау геологиясы мен пайдалану бұрауын
бұрғылау;
3) қаттылығы жоғары және отқа берік жадығаттардан,
қышсаздан, құмтастан, шыныдан, құрылыс жадығаттарынан бұйымдарды
өндеу;
4) ажарлау дөңгелектерін қайрау, жұмсақ және түсті
металдар мен корытпалардан, шайырзаттардан машиналар
тетікболшектерін жону;
5) алтыннан, платинадан, молибденнен, вольфрамнан және олардың
қорытпаларынан жіңішке сымдарды тарту;
6) машиналар мен аспаптың өңделген тетікбөлшектері бетінің
сапасын бақылау;
7) алмастың өзін өндеу.
Қазіргі кезде машина жасау кәсіпілімінде ғылыми техникалық озық едәуір
дәрежеде машиналар тетікбөлшектерінің соңғы өңделуінің деңгейімен
анықталады. Сондықтан машина жасау мен металл өндеуде бүкіл жасанды
алмастардың 70 % шамасы пайдаланылады.
Алмас кескішімен өңдегеннен кейін, ажарлаудың кейде жылтыратудың
да қажеті жоқ. Алмас кескіштерінің пайдалану тиімділігі мына мәліметтермен
сипатталады: тез кескіш болаттан, қатты қорытпа мен алмастан жасалған
кескіштердің қайта қайрау арасындағы өнделген тетікбөлшектердің саны 34,
139 және 8 490 сәйкес. Аталған кескіштердің кесу жылдамдығы 40, 200 және
300 ммин және одан да көбірекке тең, өңдеудің салыстырмалы құны 100, 50
және 37 % тең.
Қола мен жез тетікбөлшектерін өңдегенде алмас кескіштерінің беріктігі
қатты қорытпадан жасалған кескіш аспаптардың беріктігінен қалай 100 есе
жоғары болса, мортты жадығаттарды, мыс., шыныны өңдегенде де солай.
Мөлшерзаты 0,1 карат бір алмаспен шынының 1 млн кума метрін кесуге болады.
Металлургия мен мұнай өнеркәсібінде алмас аспаптары кеңінен
қолданылады:
1) алмас сым тартқыштарын пайдаланып 9-10 мкм баскермесімен сымды алуға
және тарту тақтасының беріктігін арттыруға мүмкіндік береді;
2) мұнай мен газды терең және аса терең бұрғылағанда, алмас
аспабын қолданғанда бұрғылау тереңдігі қашаутістіде 2-5,7 м кұраса алмас
қашауында 274-585 м құрайды, яғни 59-290 есе көп.
Трактор тетікбөлшектерінің суарылған қауыздары мен ГАЗ-51 және ЗИЛ-130
автомобиль қозғалтқыштарының цилиндрлері жнынтығының тесіктері алмасхонмен
өңдеу де кеңінен қолданылады. И.Х.Чеповецкийдің жетекшілігімен РҒА құрылыс
жадығаттары институтында жете зерттелген сағызшырыны бар байланыстырғыш та
созылымды ажарлау - жылтырату, алмас таспалары ентаңбасы 45 болаттан (НКС52-
58) иінді біліктердің мойындарын супсрфиништеуде пайдаланылады. Сонда
бетінің кедір-бұдырлық сыныбы 7-8 ден 9-10 сыныпқа дейін көтеріледі.
Машина жасауда көміртекті жадығаттардын қолданылуы
Тірі табиғатта көміртектің бірден-бір орынмаңызы қалай болса техникада
да солай, Д.И.Менделееевтің көміртекті элементгері Мәлді жүйесінің бірде-
бір элементінде жоқ. Қазіргі кезде көміртектің бірнеше миллион органикалық
қосылыстары алынды, Д.И.Менделеевтің элементгері, Мәлді жүйесінің басқа
элементтерінің химиялық қосылыстары 200 000 көп емес. Бұл ақиқат көміртек
құрылымының атомдық деңгейіңде үлкен химиялық белсенділігін дәлелдейді.
Көміртекті жадығаттар
Жадығаттардың қасиеттері химиялық элемент атомдарының қасиеттеріне
қалай тәуелді болса, қатденелі тордағы олардың өзара орналасуына және
жадығаттың өзінің молекула үстіндегі және шашыранды құрылымына да солай
тәуелді. Алмастың қатденелік құрылымында көміртектің әр атомы тетраэдрдің
төбелерінде орналасқан төрт басқа атомдармен қоршалған. Графиттің
қатденелік торында көміртектің атомдары гексагонол ұялар қабатының
түйіндеріңде орналасқан (27-сурет), көміртектің әр атомы үш көршілестерімен
қоршалған.
27-сурет. Графиттің қатденелі торы
Қабаттағы атомдар арасындағы байланыс берік, ал қабатгар арасындағы
байланыс әлсіз, металдық түрде. Графит құрылымының ерекшеліктері мен әр
түрлі түрдегі байланыстардың бар болуы графиттің біршама физикалық
қасиеттерінің анизоттроптығын қамтамасыз етеді. Сонымен, оның қаттылығы
Моос межесызығы бойынша 1 тең, қабаттың өзінде ол 5,5 жетеді және онан
жоғары. Тор атомдарының арасындағы байланыстың үлкен беріктігі графиттің
булану жылысалқындығының жоғарылығын 3850+50°С түсіндіреді,
Алмас пен графиттің карбин-будан күйжайында болуы академик В.В.Кошактың
басшылығымен кеңес ғалымдары тобымен 1959-ж алдын ала болжалды, сосын
жасанды жасалды, тек кейіннен табиғи жағдайда табылды.
Карбинның қатденелі торындағы көміртектің атомдары арасындағы
байланыстардың беріктігі оның бірден-бір жоғары беріктігін шамалауға
мүмкіндік береді. Бірақ бұл мәлімет, зертханалық зерттеу кезеңінде
дәлелденбеген.
Соңғы кезде жаңа жадығатгар алынды.
1) ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Құрылғы жадығаттарының физикалық жарақтылық, химиялық,
кәсіпілімдік және пайдалану қасиеттеріне жаңа немесе белгілі,
бірақ тым күшейтілген талаптар қойылады. Көбінесе, атап
айтқанда, ерекше қасиеттерімен жадығаттардың болмауы техника мен
кәсіпілімдердің жаңа түрлерін жасау іс-амалын тоқтады. Мұндай
жадығаттарға көміртек жатады.
Көміртек табиғатта және техникада
Көміртек ертеден белгілі. Ол табиғатта қалай бос күйіңде кеңінен
таралған болса (графит, табиғи алмас), химиялық қосылыстар түрінде де солай
кеңінен таралған. Химиялық қосылыстары қазып алынатын отынның (кемір,
мұнай) және де әр түрлі тау жыныстарыньщ құрамына кіреді. Көміртек
өсімдік пен жануар әлемінің маңызды бөлігі болып табылады. Тірі нәрседе
көміртектің (мөлшерзат бойынша) 18-46 % бар, ағашта, мұнайда, көмірде
(антрацитте) - сәйкес 50, 85, 96 %. Бірақ жер қыртысында көміртектің жалпы
мөлшерзаты 0,5 % аспайды.
Қазіргі күшқуаттың негізгі көзі көмірді, мұнайды, табиғи газды қазып
аламыз, біз көміртектің аса көп мөлшерін аламыз және пайдаланамыз. Ғарышта
да көміртек көп. Күнде ол мөлшері бойынша сутекпен, гелийден және оттегінен
кейін төртінші орын алады.
Темір мен шайырзаттар негізінде құрылғы жадығаттарының құрама
бөлігіндегі сияқты, көміртек өркендеу тарихында өте елеулі орынмаңыз
атқарады. Қазіргі кезде көміртекгі темір қорытпалары (болат, шойын) машина
жасау жадығаттарының жалпы көлемінде 80 % құрайды. Шайырзаттар қазіргі
техниканың іс-аралық барлық салаларында қолданыс тапты (көміртек атомдары
көпөлшем молекулаларының қаңқасын түзеді).
Көміртек ағаш көмірі түрінде ерте заманнан бері кендерден металдарды
тотықсыздандыру қызметін атқарады; алмастың қатденелі түрленуінде асыл тас
ретінде ертеден белгілі 1882 жылы Т.А.Эдиссон көміртек қызу сымын бірінші
рет электр шамдарында пайдаланды.
Белгілі қатденелі аллотропты деп атайтын көміртектің түрленулері -
графит және алмас.
Графит
Көміртек қатденелі түрлерінде графит бірінші атом әсерлеткіштерінде
нейтрондардың бәсеңдеткіштері ретінде қызмет атқарды. Бірінші атом
әсерлеткіші Э.Фермидің жетекшілігімен 1942 ж. желтоқсанда АҚШ-та салынды.
Бірінші дәнөзек әсерлеткіші Евроазиат құрлығында, Мәскеуде
И.В.Курчатовтың жетекшілігімен атом күшқуаты институында салынды. Бүрынғы
КСРО қазіргі ТМД елдерінде негізінен РБМК - 1 000 түрдегі фафит - су
өсерлеткіштері салынды.
Әсерлеткіш фафитіне негізгі талап - жоғары дәрежедегі тазалық; басқа
элементтердің қоспа атомдары тез нейтрондарды тежемейді, оларды сорады.
Әсерлеткіш графитінің қасиеттері нейтрондардың әсерінен озгереді, көлемдік
өзгеру жүреді, электркедергісі, серпімділік мөлшерлігі оссді, қаттылығы
артады, 20 есеге дейін жылу өткізгіштігі азаяды.
Графит 4 200К дейін қатты күйжайыңда болады. Д.И. Меңделеевтің
элементтер мәлді жүйесінің басқа элементтерінен өзгешелігі, графиттің
физикалық жоне жарақтылық сипаттамаларының көрсеткіштері жылысалқындықтың
өсуімен төмендемейді, белгілі бір шекке дейін өседі. Сондықтан қазіргі
өнеркәсіптің көптеген салаларында графит пайдаланылады: құю өндірісінде,
металдарды жарақтылық және жылумен өңдеуде, электротехника,
электробоссируде, химия, машина жасауда, ғылыми және медицина аспаптар
жиынтығын жасауда. Графит мүжіуге берік, бүркеу ретінде зымыран
қозғалтқыштарының жабық қуыстары, жану бөлімдері, тұмсық конустар және
зымырандардың басқа да тетік бөлшектері үшін қолданылады.
Алмас
Белгілі минералдар мен жадығаттар ішінде алмастың қаттылығы ең үлкен.
Төменде алмастың негізгі қасиеттері келтірілген.
Сингония Текшелі
Сайкеліс бөліктері C3L44L39P немесе 3L24L36P
Құрылымы Текшелі қарапайым ұяның қабырғасы α =3,56А0
Маңызды қатдене құрылымдық Жалпақ жақтылары: октаэдр (111),
түрлері ромбододекаэдр (100), гексаэдр (текше) (100)
Құрасбөлік сипаты Жеке қатденелерден басқа түйірлі және жеке
өсінділер, шар төрізді пайда болғандар т.б.
Қаттылығы (Н) Моосо межесызығы бойынша 10. Белгілі заттардың
бәрінен қаттырақ, бірақ мортты. Әр түрлі
жақтарыңда қаттылық әр түрлі: Н (111)Н
(110)Н (100).
Меншік салмағы (γ) 3,50-3,52 гсм3. Алмас Тулэ сұйықтығында
батады (екіленген тұздың 2 КІНqI2
шоғырланған ерітіндісінде)
Түсі Түссіз, сары, қоңыр, сұр, қара (жасыл,
көгерген, қызғылт жоне күлгін түсті
түрлерімен); кейде көк және қызыл.
Жалтырлығы Күшті, алмас жалтыры
Сыну көрсеткіші 2,42 (сары түс үшін)
Шашыраңқысы 0,063
Ломинесценция Аса күлгін, катод және рентген сәулелерінде
көк, сарыжасыл, сирегірек қызыл түспен сәуле
таратады кейде таратпайды.
Электрлік қасиеттері Электрөткізгіштігі нашар, үйкелуде
электрленеді.
Химиялық қасиеттері Химиялық құрамы- көміртек (С) 850-1 000°С
ауада ұзақ қыздырғанда жанады. Таза
көміртектің ағынында 720-800°С жанады. Оттегін
жібермей 2 000-3 000°С дейін қыздырғанда
графитке өтеді. Қышқылдар мен сілтілердің
алмасқа әсері жоқ. Алмас балқытылған натрий
және калий селитрасы мен содада ериді.
В.М. Голяновскийдің жетекшілігімен И.В.Курчатов атындағы атом күшқуаты
институтының қызметкерлерімен жұқа үлпек түрінде алынған жасанды алмас,
қаттылығы бойынша табиғи алмастан асып түсетінін атаған жөн.
Қазіргі кезде алмас жадығаттарының арнайы сыныпталуы жасалып шығарылды.
Өнеркәсіпте алмас зергерлік (асыл тас) - бұған тек алмастың өзі жатады және
техникалық (бұрғы, үлгілі, өңдеуіш, тартқыш, түрпілі жадығат) болып
бөлінеді. Соңғысына алмас тастарынан басқа алмас құмы мен алмас тозаңы
жатуы мүмкін. Техникалық алмасқа барлық түрлері жатуы мүмкін: алмастың
өзі, өсіңді, карбонадо мен баллос. Біріншісіне жетілген пошымымен, жоғары
мөлдірлігі, жарықсыз, қосымшаларсыз және басқа ақауы жоқ алмастар жатады.
Арнайы гаухар қырымен қырланған алмастар гаухар тас деп аталады. Техникалық
алмастар ұнтақ және жеке қатденелер түрінде қолданылады. Қазып алынатын
алмастың 80 % астамы өнеркәсіпте пайдаланылады.
КСРО-да жасанды алмастар 1960 ж. Жоғары қысымдар физикасы институтында
академик Л.Ф. Верещагинның жетекшілігімен алғашқы рет жасалды. Жадығаттарды
жасап шығарғанда көміртек күйжайының жылысалқындық пен қысымға тәуелділігі
кестесызбасына сүйенеді (25-сурет).
25-сурте. Әр түрлі жылысалқындық (Т) пен қысымдағы (Р) көміртек
күйжайының кестесызбасы.
Алмастың графитке айналуы ерекше еңбексіз-ақ іске асатьшы көрініп тұр,
бірақ тым жәй жүреді 25-сурет. Алдымен қатденелердің төбелері мен қырлары
қарая бастайтыны зерттеумен [35] анықталды. Одан әрі қатдене қара
графит қабығымен жабылады, сосын оның ішкі бөлігі де жаппай графитке
өтеді. Алмастың графитке жай айналуы, алмас құрылымының ішіндегі
атомдардың елеулі қайта топтасуын қажет етуімен байланысты. Қайта топтасуы
жылысалқындық көтерілгенде жылу қозғалысының үлесінен жүзеге асады.
Рентген сәулесінің көмегімен бұл минералдың атом құрылымын айырып
шешу, оның жаратылысын зерттеу ісіндегі үлкен әйгілі жеңіс болды. 1913-ж.
У.Г. және У.Л.Брэгтермен шешімі жүзеге асқан бұл мәселе алмастың қатденелі
құрылымы ішіндегі көміртек атомдарының орналасуы туралы дәл түсінік берді.
Алмас құрылымының қарапайым текше торы келтірілген 26-сурет.
26-сурет. Алмастың қарапайым қатденелі торы
Тор мәлі а - 3,56 А°. Алмастың құрылымын құрастыратын көміртек атомдары
қарапайым текше торынық тобелері мен оның жақтарының ортасында орналасқан.
Бұлардан басқа торт атом ұяның ішінде орналасқан. Олар қарапайым текшенің
сегізден бірінің орталықтарымен дәл келеді, бірақ барлық сегіз атом емес,
төртеуі ғана орын алады. Сонымен, толтырылған сегіздің бірімен кезектеседі.
Мұндай құрылымдағы көміртектің әр атомы оны қоршаған төрт атоммен
берік байланысқан. Алмастың нағыз сайкелісі туралы мәселені академик
А,В.Шубников анықтаған: алмастың құрылымы октаэдр және С3L44L3 сайкелісімен
таға бір түрі болуы мүмкін.
Ойсаралық алғы шарттар (көміртектің алмасқа өту кесте - сызбасы) Кеңес
физик-химий О.ИЛейпунскимен жете зерттелді. Алмастың алыну шарты:
О.ИЛейпункскиймен анықталған 1000 °С астам жылысалқындық пен 40 кбар астам
қысым кейін жасанды алмасты алуда пайдаланылды. Жасанды алмастар
өнеркәсіптік өндірілуі 1960-ж УКСР ҒА Аса қатты жадығаттар институтымен
бірге дамыды. Қазіргі кезде жасанды алмастар кәдімгі, көтеріңкі және жоғары
беріктігімен шығарылады. Олар ажарлау дөңгелектерін жасау үшін түрлі
жадығат ретінде және бірқатденелі аспап түрінде пайдаланылады.
Алғашқы рет алмастың жасалуы 1953-ж Швецияда АSЕА өнеркөсіп орнымен
және онан тәуілсіз "Дженерал электрик" өнеркәсіп орнымен 1954-ж АҚШ-та
жүзеге асты,
Жасанды алмасты алу кәсіпілімі мынадан тұрады:
1) арнайы аспаптың бөліміне шикізат тиеледі;
2) сауытпен қапталған есіктерін жабады;
3) электрқозғалтқышы қысымсыққышты айналдыра бастайды;
4) іс-амалмен басқару арақашықтықта жүзеге асады.
Сонда қысым мен жылысалқындықтың бақылау көрсеткіш-аспаптары бүл
өлшемшамалардың өсуін тіркейді. Көміртектен алмастың пайда болу
жылысалқындығы 1 550 °С қүрайды. Кәсіпілім іс-амалы ұзақ жүрмейді,
жымдасқан жомжадығат алумен аяқталады. Сосын аспап жүктен босатылып,
жымдасқан жомжздығатты жарып уатады. Қара, барқыт сынығы бойынша
бакылауға салады. Альшған алмастың меншікгі салмағы 3,52 гсм3 оның сыну
сселеуіші 2,42 гең. Оның басты физикалық қасиеті – жоғары қаттылығы, ол
Моос межесызығы бойынша 10 тең.
Жапонияда тәжірибе арқылы 1 I 5500С жылысалқындықты сақтап және
кәсіпілім іс-амаіын 2 000 сағат боны жүргізіп 3,5 каратқа дейін
мөлшерзатымен алмастар алынған.
Алмастың тозуға беріктігі
Алмастың металл бойынша ауада үйкелу еселеуіші 0,1 аспайды, бұл оның
қатденелерінің бетінде газдың сорылған үлпегінің бар болуымен
түсіндіріледі. Боссиреуде ол 0,5 дейін өседі. Үйкелу еселеуішінің төмен
және жоғары қаттылығы болуының салдарынан алмас тозуға берік. Бұл көрсеткіш
осыған ұқсас түрпілі жадығаттардағыдан жүздеген және мындаған есе көп.
Сондықтан оны ажарлау мен жылтырлату дөңгелектерін, бұрғыларды,
кескіштерді т.с.с. жасау үшін қолданады.
Жадығаттың түрпілік беріктігі ажарланған жадығат мөлшерзатының
шығындалған түрпі мөлшерзатына қатынасымен анықталады. Жақсы түрпі
жадығаттарының түрпілік қабілеті алмастың беріктігіне қатысы бойынша бордың
карбиді үшін 0,8, кремнийдің карбиді - 0,4, электрокорунд - 0,2 құрайды.
Қазіргі кезде жасанды алмас ұнтақтары жасалып шығарылды, олардың
түрпілік қабілеті табиғи алмастардың беріктігінен асып түседі. Мысалы, АСМ
ентаңбасымен шағын ұнтақ, ерекше қатты қиын өнделетін жадығаттардың өңделу
өнімдлігін орташа 1,8 есе өсіреді, табиғи алмастардың ұнтақтарымен
салыстырғанда түрінің тиісті шығыны 1,5 есе төмендейді.
Жылу өткізгіштігі бойынша, алмас кескіш аспап ретінде пайдаланылатын
барлық қаттылығы жоғары жадығаттардан басым түседі. Осының салдарынан
кескіш аспаптың жылу кернеулігі және жадығаттарды алмаспен өңдегенде кескіш
жиектің жылысаіқындығы күрт төмендейді. АСМ ентаңбасымен жасанды алмас
ұнтағынан жасалған аспап үшін тиімді кесілу, мүмкін болатын аумалы
жылысалқындық 600 °С құрайды.
Қазіргі кезде алмас асыл тас-өшекей ретінен гөрі өнеркәсіптің әр түрлі
салаларының техникалық үнемқорлық көрсеткіштерін арттыруға мүмкіндік
беретін маңызды жадығаттардың бірі ретінде бағаланады. Алмастың көмегімен
мына жұмыстар істелінеді:
1) қатты металқышсаз қорытпаларымен аспаптардың және машиналар
тетікбөлшектерінің өнделуі;
2) қатты жыныстарда барлау геологиясы мен пайдалану бұрауын
бұрғылау;
3) қаттылығы жоғары және отқа берік жадығаттардан,
қышсаздан, құмтастан, шыныдан, құрылыс жадығаттарынан бұйымдарды
өндеу;
4) ажарлау дөңгелектерін қайрау, жұмсақ және түсті
металдар мен корытпалардан, шайырзаттардан машиналар
тетікболшектерін жону;
5) алтыннан, платинадан, молибденнен, вольфрамнан және олардың
қорытпаларынан жіңішке сымдарды тарту;
6) машиналар мен аспаптың өңделген тетікбөлшектері бетінің
сапасын бақылау;
7) алмастың өзін өндеу.
Қазіргі кезде машина жасау кәсіпілімінде ғылыми техникалық озық едәуір
дәрежеде машиналар тетікбөлшектерінің соңғы өңделуінің деңгейімен
анықталады. Сондықтан машина жасау мен металл өндеуде бүкіл жасанды
алмастардың 70 % шамасы пайдаланылады.
Алмас кескішімен өңдегеннен кейін, ажарлаудың кейде жылтыратудың
да қажеті жоқ. Алмас кескіштерінің пайдалану тиімділігі мына мәліметтермен
сипатталады: тез кескіш болаттан, қатты қорытпа мен алмастан жасалған
кескіштердің қайта қайрау арасындағы өнделген тетікбөлшектердің саны 34,
139 және 8 490 сәйкес. Аталған кескіштердің кесу жылдамдығы 40, 200 және
300 ммин және одан да көбірекке тең, өңдеудің салыстырмалы құны 100, 50
және 37 % тең.
Қола мен жез тетікбөлшектерін өңдегенде алмас кескіштерінің беріктігі
қатты қорытпадан жасалған кескіш аспаптардың беріктігінен қалай 100 есе
жоғары болса, мортты жадығаттарды, мыс., шыныны өңдегенде де солай.
Мөлшерзаты 0,1 карат бір алмаспен шынының 1 млн кума метрін кесуге болады.
Металлургия мен мұнай өнеркәсібінде алмас аспаптары кеңінен
қолданылады:
1) алмас сым тартқыштарын пайдаланып 9-10 мкм баскермесімен сымды алуға
және тарту тақтасының беріктігін арттыруға мүмкіндік береді;
2) мұнай мен газды терең және аса терең бұрғылағанда, алмас
аспабын қолданғанда бұрғылау тереңдігі қашаутістіде 2-5,7 м кұраса алмас
қашауында 274-585 м құрайды, яғни 59-290 есе көп.
Трактор тетікбөлшектерінің суарылған қауыздары мен ГАЗ-51 және ЗИЛ-130
автомобиль қозғалтқыштарының цилиндрлері жнынтығының тесіктері алмасхонмен
өңдеу де кеңінен қолданылады. И.Х.Чеповецкийдің жетекшілігімен РҒА құрылыс
жадығаттары институтында жете зерттелген сағызшырыны бар байланыстырғыш та
созылымды ажарлау - жылтырату, алмас таспалары ентаңбасы 45 болаттан (НКС52-
58) иінді біліктердің мойындарын супсрфиништеуде пайдаланылады. Сонда
бетінің кедір-бұдырлық сыныбы 7-8 ден 9-10 сыныпқа дейін көтеріледі.
Машина жасауда көміртекті жадығаттардын қолданылуы
Тірі табиғатта көміртектің бірден-бір орынмаңызы қалай болса техникада
да солай, Д.И.Менделееевтің көміртекті элементгері Мәлді жүйесінің бірде-
бір элементінде жоқ. Қазіргі кезде көміртектің бірнеше миллион органикалық
қосылыстары алынды, Д.И.Менделеевтің элементгері, Мәлді жүйесінің басқа
элементтерінің химиялық қосылыстары 200 000 көп емес. Бұл ақиқат көміртек
құрылымының атомдық деңгейіңде үлкен химиялық белсенділігін дәлелдейді.
Көміртекті жадығаттар
Жадығаттардың қасиеттері химиялық элемент атомдарының қасиеттеріне
қалай тәуелді болса, қатденелі тордағы олардың өзара орналасуына және
жадығаттың өзінің молекула үстіндегі және шашыранды құрылымына да солай
тәуелді. Алмастың қатденелік құрылымында көміртектің әр атомы тетраэдрдің
төбелерінде орналасқан төрт басқа атомдармен қоршалған. Графиттің
қатденелік торында көміртектің атомдары гексагонол ұялар қабатының
түйіндеріңде орналасқан (27-сурет), көміртектің әр атомы үш көршілестерімен
қоршалған.
27-сурет. Графиттің қатденелі торы
Қабаттағы атомдар арасындағы байланыс берік, ал қабатгар арасындағы
байланыс әлсіз, металдық түрде. Графит құрылымының ерекшеліктері мен әр
түрлі түрдегі байланыстардың бар болуы графиттің біршама физикалық
қасиеттерінің анизоттроптығын қамтамасыз етеді. Сонымен, оның қаттылығы
Моос межесызығы бойынша 1 тең, қабаттың өзінде ол 5,5 жетеді және онан
жоғары. Тор атомдарының арасындағы байланыстың үлкен беріктігі графиттің
булану жылысалқындығының жоғарылығын 3850+50°С түсіндіреді,
Алмас пен графиттің карбин-будан күйжайында болуы академик В.В.Кошактың
басшылығымен кеңес ғалымдары тобымен 1959-ж алдын ала болжалды, сосын
жасанды жасалды, тек кейіннен табиғи жағдайда табылды.
Карбинның қатденелі торындағы көміртектің атомдары арасындағы
байланыстардың беріктігі оның бірден-бір жоғары беріктігін шамалауға
мүмкіндік береді. Бірақ бұл мәлімет, зертханалық зерттеу кезеңінде
дәлелденбеген.
Соңғы кезде жаңа жадығатгар алынды.
1) ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz