Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру. Химия-термиялық өңдеу
1.Дәріс
Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру. Химия.термиялық өңдеу
2.Дәріс
Металдарды қысыммен өңдеудің технологиясы
3.Дәріс
Созу, Соғу, Штамптау
4.Дәріс
Фрезерлеу
5.Дәріс
Полимерлік композициялық материалдар
6.Дәріс
Пластмассалар
Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру. Химия.термиялық өңдеу
2.Дәріс
Металдарды қысыммен өңдеудің технологиясы
3.Дәріс
Созу, Соғу, Штамптау
4.Дәріс
Фрезерлеу
5.Дәріс
Полимерлік композициялық материалдар
6.Дәріс
Пластмассалар
Химия-термиялық өңдеу (ХТӨ) деп тетіктің беттік қабатының құрамын, құрылымын және қасиеттерін қажетті бағытта өзгерту мақсатымен термиялық және химиялық әсер етулер үйлесуінен құралатын өңдеуді атайды . Және бұл жерде металл материалының сәйкес элементпен (C, N, B, Cr, Si, Ti және т.б.), оны жоғары температурада сыртқы ортадан (қатты, газды, булы, сұйық) атомды күйде диффузиялау жолымен, беттік қанығуы жүзеге асады.
ХТӨ техниканың әр түрлі салаларында кең пайдаланылуы машиналар мен механизмдердің көпшілік тетіктері, максимум кернеулер металдың беттік қабаттарында пайда болатын криогенді немесе жоғары температураларда тозу, кавитация, циклдік жүктеме, коррозия жағдайында жұмыс істейтіндігімен түсіндіріледі. Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру, сонымен қатар коррозиядан қорғау мақсатымен ХТӨ машина тетіктерінің сенімділігі мен ұзақ тұрақтылығын жоғарылатады.
ХТӨ келесі өзара байланысқан негізгі сатылар енеді: 1) белсенді атомдар-дың қанықтыру ортасында пайда болуы және олардың өңделетін металл бетіне диффузиялануы; 2) пайда болған белсенді атомдарды қанықтыру бетімен адсорбциялау; 3) диффузия – адсорбцияланған атомдардың металл ішінде жылжуы.
Диффузия процесінің дамуы, бастапқыдан химиялық құрамы, яғни құрылымы мен қасиеттері бойынша ерекшеленетін тетік материалының қанығу бетіндегі қабаты деп түсінілетін диффузиялық қабат пайда болуына әкеледі (4.10-сурет).
Қанықтыратын белсенді орта әсері тимеген диффузиялық қабат астындағы тетік материалы өзек деп аталады. Қанықтыру бетінен өзекке дейінгі ең қысқа қашықтық диффузиялық қабаттың жалпы қалыңдығын құрайды. ХТӨ бақылау кезінде жиі жағдайда диффузиялық қабаттың тиімді қалыңдығын пайдаланады, мұндай қалыңдық деп қанығу бетінен негізгі параметрдің бекітілген шекті номинал мәнімен сипатталатын өлшеу учаскесіне дейінгі ең қысқа қашықтықты атайды. Қабаттың негізгі параметрі деп берілген сынақта қанығу бетінен қашықтыққа байланысты сапа өзгеруінің критерийі болып табылатын материал параметрін атайды. Негізгі параметр ретінде не диффундицияланатын элемент шоғырлануын, не қасиеттерін, не құрылымдық белгісін қабылдайды. Ұзақтығы жалпы және тиімді қалыңдық айырмасымен анықталатын, өзекке жанасатын диффузиялық қабаттың ішкі бөлігін диффузиялық қабаттың өту аймағы деп атайды (4.10-сурет).
ХТӨ техниканың әр түрлі салаларында кең пайдаланылуы машиналар мен механизмдердің көпшілік тетіктері, максимум кернеулер металдың беттік қабаттарында пайда болатын криогенді немесе жоғары температураларда тозу, кавитация, циклдік жүктеме, коррозия жағдайында жұмыс істейтіндігімен түсіндіріледі. Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру, сонымен қатар коррозиядан қорғау мақсатымен ХТӨ машина тетіктерінің сенімділігі мен ұзақ тұрақтылығын жоғарылатады.
ХТӨ келесі өзара байланысқан негізгі сатылар енеді: 1) белсенді атомдар-дың қанықтыру ортасында пайда болуы және олардың өңделетін металл бетіне диффузиялануы; 2) пайда болған белсенді атомдарды қанықтыру бетімен адсорбциялау; 3) диффузия – адсорбцияланған атомдардың металл ішінде жылжуы.
Диффузия процесінің дамуы, бастапқыдан химиялық құрамы, яғни құрылымы мен қасиеттері бойынша ерекшеленетін тетік материалының қанығу бетіндегі қабаты деп түсінілетін диффузиялық қабат пайда болуына әкеледі (4.10-сурет).
Қанықтыратын белсенді орта әсері тимеген диффузиялық қабат астындағы тетік материалы өзек деп аталады. Қанықтыру бетінен өзекке дейінгі ең қысқа қашықтық диффузиялық қабаттың жалпы қалыңдығын құрайды. ХТӨ бақылау кезінде жиі жағдайда диффузиялық қабаттың тиімді қалыңдығын пайдаланады, мұндай қалыңдық деп қанығу бетінен негізгі параметрдің бекітілген шекті номинал мәнімен сипатталатын өлшеу учаскесіне дейінгі ең қысқа қашықтықты атайды. Қабаттың негізгі параметрі деп берілген сынақта қанығу бетінен қашықтыққа байланысты сапа өзгеруінің критерийі болып табылатын материал параметрін атайды. Негізгі параметр ретінде не диффундицияланатын элемент шоғырлануын, не қасиеттерін, не құрылымдық белгісін қабылдайды. Ұзақтығы жалпы және тиімді қалыңдық айырмасымен анықталатын, өзекке жанасатын диффузиялық қабаттың ішкі бөлігін диффузиялық қабаттың өту аймағы деп атайды (4.10-сурет).
10-Дәріс
Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру.
Химия-термиялық өңдеу
Химия-термиялық өңдеу (ХТӨ) деп тетіктің беттік қабатының құрамын,
құрылымын және қасиеттерін қажетті бағытта өзгерту мақсатымен термиялық
және химиялық әсер етулер үйлесуінен құралатын өңдеуді атайды . Және бұл
жерде металл материалының сәйкес элементпен (C, N, B, Cr, Si, Ti және
т.б.), оны жоғары температурада сыртқы ортадан (қатты, газды, булы, сұйық)
атомды күйде диффузиялау жолымен, беттік қанығуы жүзеге асады.
ХТӨ техниканың әр түрлі салаларында кең пайдаланылуы машиналар мен
механизмдердің көпшілік тетіктері, максимум кернеулер металдың беттік
қабаттарында пайда болатын криогенді немесе жоғары температураларда тозу,
кавитация, циклдік жүктеме, коррозия жағдайында жұмыс істейтіндігімен
түсіндіріледі. Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру, сонымен қатар
коррозиядан қорғау мақсатымен ХТӨ машина тетіктерінің сенімділігі мен ұзақ
тұрақтылығын жоғарылатады.
ХТӨ келесі өзара байланысқан негізгі сатылар енеді: 1) белсенді атомдар-дың
қанықтыру ортасында пайда болуы және олардың өңделетін металл бетіне
диффузиялануы; 2) пайда болған белсенді атомдарды қанықтыру бетімен
адсорбциялау; 3) диффузия – адсорбцияланған атомдардың металл ішінде
жылжуы.
Диффузия процесінің дамуы, бастапқыдан химиялық құрамы, яғни құрылымы мен
қасиеттері бойынша ерекшеленетін тетік материалының қанығу бетіндегі қабаты
деп түсінілетін диффузиялық қабат пайда болуына әкеледі (4.10-сурет).
Қанықтыратын белсенді орта әсері тимеген диффузиялық қабат астындағы тетік
материалы өзек деп аталады. Қанықтыру бетінен өзекке дейінгі ең қысқа
қашықтық диффузиялық қабаттың жалпы қалыңдығын құрайды. ХТӨ бақылау кезінде
жиі жағдайда диффузиялық қабаттың тиімді қалыңдығын пайдаланады, мұндай
қалыңдық деп қанығу бетінен негізгі параметрдің бекітілген шекті номинал
мәнімен сипатталатын өлшеу учаскесіне дейінгі ең қысқа қашықтықты атайды.
Қабаттың негізгі параметрі деп берілген сынақта қанығу бетінен қашықтыққа
байланысты сапа өзгеруінің критерийі болып табылатын материал параметрін
атайды. Негізгі параметр ретінде не диффундицияланатын элемент шоғырлануын,
не қасиеттерін, не құрылымдық белгісін қабылдайды. Ұзақтығы жалпы және
тиімді қалыңдық айырмасымен анықталатын, өзекке жанасатын диффузиялық
қабаттың ішкі бөлігін диффузиялық қабаттың өту аймағы деп атайды (4.10-
сурет).
4.10-сурет – Диффузиялық қабат сұлбасы:
Ө.А - өту аймағы; Ө – өзек; 0χ- диффузиялық қабаттың жалпы қалыңдығы; эχ-
диффузиялық қабаттың тиімді қалыңдығы; −па негізгі параметрдің бет жақтағы
мәні; −эа тиімді қалыңдық үшін белгіленген негізгі параметрдің шекті мәні;
өзек үшін негізгі параметр мәні −са
ХТӨ өте маңызды кезеңі – диффузия. Металдарда алмастыратын қатты
ерітінділер пайда болғанда, диффузия негізінен бос орын механизмі бойынша
өтеді. Енгізетін қатты ерітінділер пайда болғанда түйін аралықтар
диффузиясы механизмі жүзеге асады.
Болаттың көміртегімен, азотпен және осы элементтер біріккендегі диффузиялық
қанықтырылуы – өнеркәсіпте кең тараған химия-термиялық өңдеу процестері.
Болатты көміртектендіру. Көміртектендіру деп сәйкес ортада – карбюризаторда
қыздыру кезінде болаттың беттік қабатын көміртегімен диффузиялық
қанықтырудан тұратын ХТӨ атайды. Әдетте, көміртектендіруді нүктесінен
жоғары температурада (930-950 ºС), көміртегіні үлкен мөлшерлерде ерітетін
аустенит тұрақты болғанда өткізеді. 3Ас
Көміртектендіру үшін төмен көміртегілі (0,1-0,18% С), жиі жағдайда
қоспаланған болаттар (15Х, 18ХГТ, 20ХНМ, 15ХГН2ТА және т.б.) пайдаланы-
лады. Тетіктер көміртектендіруге ыспалау әдісімен (50-100 мкм) механикалық
өңдеуден кейін түседі. Көп жағдайда көміртектендіруден тетіктің бір ғана
бөлігі өткізіледі: онда беріктендіруге жатпайтын бөліктерін төмен кеуекті
мыстың жіңішке қабатымен (0,02-0,05 мм) қорғайды, оны электролиттік
тәсілмен жасайды немесе арнайы сыламамен оқшаулайды.
Көміртектендірілген қабатта тетік бетінен өзегіне қарай азаятын қалыңдығы
бойынша көміртегінің ауыспалы шоғырлануы болады (4.11, а-сурет).
Беттен қашықтық
4.11-сурет – Көміртектендірілген қабат тереңдігі бойынша көміртегі
шоғырлануының өзгерісі (а) және шынықтырылмаған көміртектендірілген қабат
микроқұрылымының сұлбасы (б):
1 – эвтектоидтан кейінгі; 2 – эвтектоидті; 3 – эвтектоидқа дейінгі аумақтар
Осыған байланысты көміртектендірілген қабат құрылымында үш аумақты бөлуге
болады (беттен өзекке қарай) (4.11, б-сурет): перлиттен және аустениттің
бұрынғы түйіршігі бойынша тор құрайтын екінші реттік цементиттен тұратын
эвтектоидтан кейінгі аумақ; тілімшелі перлиттен тұратын эвтектоидті аумақ;
эвтектоидқа дейінгі – перлиттен және ферриттен. Бұл аумақтағы феррит
мөлшері үздіксіз көбейіп отырады. Көміртегі шоғырлануы жоғары болғанда (1,2-
1,3% аса) қабат бетінде дөрекі цементитті тор пайда болады немесе цементит
инелер түрінде бөлінеді, ал бұл диффузиялық қабаттың беріктігіне кері
әсерін тигізеді.
Көміртектендірудің негізгі түрлері – қатты және газды. Газбен көмір-
тектендіру қатты көміртектендіруге қарағанда жетілдірілген технологиялық
процесс болып табылады. Оның қатты карбюризаторда көміртектендірумен
салыстырғанда артықшылықтары бар. Газбен көміртектендіру жағдайында қабатта
тапсырылған көміртегі шоғырлануын алуға болады; процесс ұзақтығы қысқарады;
процесті толық механикаландыру мен автоматтандыру мүмкіндігі қамтамасыз
етіледі; тетіктердің кейінгі термиялық өңделуі біршама ықшамда-лады,
өйткені шынықтыруды тікелей көміртектендіру пешінен өткізуге болады.
Ең сапалы көміртектендірілген қабат карбюризатор ретінде толығымен металдан
(С) және пропан-бутандық қоспалардан, сонымен қатар сүйық көмірсутектерден
құралатын табиғи газ пайдаланылғанда алынады. Газбен көміртектендіру
кезінде көміртектенуді қамтамасыз ететін негізгі реакция ; 2CО→CO2+Cат;
Cат→γFe(C) болып табылады (процесті 910- 930 ºС болғанда 6-12 с.
жүргізеді).
Беттен қашықтық Көміртектендірілген бұйымдар соңғы қасиеттеріне
көміртектендіргеннен кейінгі термиялық өңдеу нәтижесінде ие болады. Бұл
өңдеу көміртектендірудің жоғары температураларында ұзақ ұстағанда міндетті
түрде ұлғаятын өзек пен көміртектендірілген қабаттың құрылымын түзеп,
түйіршіктерін ұсақтау үшін, көміртектендірілген қабатта жоғары қаттылықты
және өзектің жақсы механикалық қасиеттерін алу үшін қажет.
Көп жағдайда, әсіресе мұралық ұсақ түйіршікті болатты өңдеуде, 820-850 ºС
температурасында, Ac1 (өзектің) нүктесінен жоғары шынықтыруды қолданады.
Бұл түйіршіктің ұсақталуы мен көміртектендірілген қабаттың толық
шынықтырылуын және бөлшектеп қайта кристалдану мен өзек түйіршігінің
ұсақталуын қамтамасыз етеді.
Газбен көміртектендіру кезінде жиі жағдайда қайта қыздырылмайтын
шынықтыруды пайдаланады, ал тікелей көміртектендіретін пештен бұйымдар-ды
840-860 ºС дейін суытқаннан кейін. Мұндай өңдеу көміртектендірілген қабат
пен өзектің құрылымын түземейді, сондықтан оны тек мұралық ұсақ түйіршікті
болаттардан дайындалған бұйымдар үшін пайдаланады.
Көміртектендіргеннен кейінгі термиялық өңдеу кейде қос шынықтыру мен
жұмсартудан тұрады. 880-900ºС (өзектің Ac3 нүктесінен жоғары) дейінгі
қыздырумен бірінші шынықтыру (немесе қалыптандыру) өзек құрылымын түзеу
үшін белгіленеді. Екінші шынықтыру 760-780 ºС дейін қыздырылып,
көміртектендірілген қабаттың аса қыздырылуын жою үшін және оған жоғарғы
қаттылықты беру үшін өткізіледі. Мұндай термиялық өңдеудің кемшілігі –
технологиялық процесс күрделілігі, тотығу және көміртексіздену мүмкіндігі.
Көміртектендірілген бұйымдарды термиялық өңдеудің қорытынды операциясы 160-
180ºС температурадағы төменгі жұмсарту болып табылады, ол беттік қабаттағы
шынықтыру мартенситін кернеулерді жойып, механикалық қасиеттерді
жақсартатын жұмсартылған мартенситке айналдырады.
Термиялық өңдеу нәтижесінде көміртектендірілген қабат ұсақинелі мартенсит
және қалдық аустениттің (15-20%) немесе мартенситтің оқшауланған
учаскелерінің, қалдық аустениттің және глобулдер түріндегі артық
карбидтердің шамалы мөлшерінің құрылымына ие болуы керек.
Көміртектендірілген қабат бетіндегі қаттылық HRC~58 – 62 шегінде және
өзекте HRC~30 – 45 шегінде болады. Көміртектендіру кезінде қабаттың жалпы
емес, тиімді қалыңдығы жиірек бақыланады. Тиімді қалыңдық қанықтыру бетінің
қабат аумағына қаттылығы HRC~50 немесе HV~55 болатын аумақ шегіне дейін
сәйкес келеді. Тиімді қабат қалыңдығы 0,4-1,8 мм болады.
Болатты азоттандыру. Азоттандыру деп болаттың беттік қабатын сәйкес ортада
қыздырып, азотпен диффузиялық қанықтыратын ХТӨ атайды. Азоттандырудан іштен
жану қозғалтқыш цилиндрінің гильзалары, турбиналар арматураларының
тетіктері және бірқатар басқа да агрессивті ортада жоғары температураларда
тозуға жұмыс істейтін тетіктер өткізіледі. Болаттың азоттандырылған
қабатының қаттылығы көміртектендірілген қабатынан жоғары және жоғары
температураларға дейін қыздырғанда сақталады (450-500 ºС), ал мартенситті
құрылымды көміртектендірілген қабаттың қаттылығы тек 200-225 ºС дейін
сақталады.
Азоттандыру жиі жағдайда 500-600 ºС өткізіледі (төмен температуралы
азоттандыру). Феррит және аустенит кластарының болаттары және қиын балқитын
металдар (Ti, Mo және т.б.) жоғары температуралы азоттандырудан өткізіледі
(600-1200 ºС). Газбен азоттандыру кеңірек тараған. Оны әдетте герметикалық
камераларда (реторта) өткізеді, мұнда белгілі жылдамдықпен NH3=N+32H2
реакциясы бойынша диссоциацияланатын аммиак түсіп отырады. Морттылықты
төмендету және аммиакты үнемдеу үшін азоттандыру-ды азотпен қоспаланған
аммиакта өткізу ұсынылады. Бөлінетін атомарлы азот металл бетімен
адсорбцияланады, әр түрлі азотты фазаларды құрап, оның кристалл торына
диффундицияланады. Темірдің азотпен қорытпаларында келесі фазалар пайда
болады: −αфаза – азоттың −αтемірдегі қатты ерітіндісі; −γфаза –
эвтектоидтыдан жоғары температурада (591ºС) пайда болатын азотты аустенит;
−′γфаза – Fe4N(5.7-6.1%) темір нитриді негізіндегі қатты ерітінді; −εфаза –
Fe2-3N(8.0-11.2% )нитрид негізіндегі қатты ерітінді.
Яғни, эвтектоидтыдан төмен температурада азоттандыру жағдайында, диффузиялы
қабат үш қабаттан құралады: ε+γ′+α. Қаттылық тасымалдау-шысы төменгі
−αқабат болып табылады (дисперсті нитридтер бөліну салдарынан); −′γқабат
өте жіңішке, жиі жағдайда анықталмайды да, ал −εберіксіз және мортты қабат.
Эвтектоидтыдан жоғары температурада азоттандыру жағдайында, мысалы 650 ºС,
бұл температурада қабат келесі фазалардан құралады: ε+γ+γ′+α. Баяу суыту
кезінде азотты −γаустенит эвтектоидқа ыдырайды: γ→,α+γ ′ал жылдам суыту
кезінде мартенситті өзгеріске ұшырайды. Бұл жағдайда максимум қаттылыққа
мартенситті қабатша сәйкес келеді.
Қоспаланған болатты азоттандыру кезінде қоспаланған −ε және −′γфазалар
пайда болады. Қоспалау элементтері W, Mo, Cr, Ti, V, ферритте ерітіліп,
азоттың –α фазасында ерігіштігін жоғарылатады және MN,NM2,TiN, Cr2N және
т.б.) арнайы нитридтерді құрайды. Ұсақ дисперсиялы күйде бөліне тұрып, бұл
нитридтер азоттандырылған қабат қаттылығының жоғарылауына септігін
тигізеді.
Кейінгі жылдары көміртек құрамды газ қосылған азоттандыру қолданылып жүр,
ол құрамында 50% (об.) эндогаз және 50% (об.) аммиак бар атмосферада, 1,5-
3,0 сағат ішінде 570 ºСe температурада өткізіледі. Мұндай өңдеу нәтижесінде
қалыңдығы 7-25 мкмf карбонитридті FeMN2-3(N,C)аймақ пайда болады, бұл
аймақтың таза азотты (Fe,M)2-3N−εфазасына қарағанда, морттылығы төмендеу
және тозуға төзімділігі жоғарырақ болады. Қоспаланған болаттардағы
карбонитридті қабаттың қаттылығы HV 600-1100. Қабаттың жалпы қалыңдығы 0,15-
0,5 мм.
Ионды азоттандыру және көміртектендіру. Газ ортасындағы және қанықтырылатын
беттегі процестерді белсендету үшін ионды азоттандыру қолданылады. Және бұл
жерде процестің жалпы уақытының маңызды қысқартылуына (2-3 есе) және
азоттандырылған қабат сапасының жоғарылатылуына қол жеткізіледі. Ионды
азоттандыру анод болып табылатын болатты контейнерде жүзеге асырылады.
Азоттандырылатын тетіктер катод болып табылады. Контейнер арқылы төмен
қысымда азот құрамды газ ортасы жіберіледі. Ең алдымен азоттандырылатын бет
сиретілген азот құрамды газда немесе сутегіде катодты тозаңдатумен
тазартылады. Шамамен 1000 В кернеумен және 13,33-26,33 Па қысыммен газ
иондары катод (тетік) бетін бомбалап, тазартады. Бет 200ºС-ден астам емес
температураға дейін қыздырылады. Осыдан кейін жұмыс режимі бекітіледі:
кернеу 300-800 В, қысым 133,3-1333 Па, меншікті қуат 0,7-1 Вт. Тетік беті
газдың оң иондарымен бомбалау нәтижесінде қажетті температураға дейін (450-
500 ºС) қыздырылады. Азот иондары катод (тетік) бетімен жұтылады, осыдан
кейін тереңдікке диффундициялайды. Осымен қатар бетті катодты тозаңдату
процесі де өтеді, бұл қалыпты азоттандыруда азот енуіне кедергі келтіретін
қорғаушы оксидті қабыршақпен өз бетінен жабылатын қиын азоттандырылатын
қорытпаларды азоттандыруды өткізуге мүмкіндік береді. 2см
Ионды азоттандырумен қатар ионды көміртектендіру де қолданылады. Ионды
көміртектендіруде беттің жоғарғы температураға дейін қыздырылуы қажет
болады (900-1050 ºС), бұған не меншікті қуатты жоғарылату, не
көміртектендірілетін тетіктерді қосымша сырттан қыздыруды пайдалану арқылы
қол жеткізіледі.
Ионды көміртектендіруде және ионда азоттандыруда диффузиялық процестер
үдетілуі байқалады, әсіресе бастапқы сатыда және дәстүрлі көміртектендіру
мен азоттандыруға қарағанда жалпы қанықтыру ұзақтығы қысқарады.
Болат бетінің азотпен және көміртегімен бір уақытта қанықтырылуы. Көптеген
зерттеулер көрсеткендей, бірқатар жағдайда болатты азот пен көміртегіні
бірлестіріп, диффузиялық қанықтырудың белгілі артықшылықтары бар. Осылайша,
азот көміртегі диффузиясына көмектеседі, сондықтан диффузиялық қанықтыру
температурасын 850 ºС дейін төмендетуге болады. Мұндай процесс
нитрокөміртектендіру деп аталады, өйткені бастапқы орта болып
көміртектендіретін газ бен аммиактың қоспасы табылады. Процестің ұзақтығы 4-
10 с. Нитрокөміртектендірудің негізгі тағайындалуы – болат бұйымдардың
қаттылығын және тозуға төзімділігін жоғарылату.
Көміртектендірумен салыстырғанда нитрокөміртектендірудің бірқатар маңызды
артықшылықтары бар. Аустенитті азотпен қоспалауда −γөзгеріс температурасы
төмендейді, бұл қанықтыру процесін төмен температураларда өткізуге
мүмкіндік береді. Осымен қатар азот бар болғанда көміртегінің аустениттегі
диффузиялық қозғалғыштығы артады. Нитрокөміртектендірілген және
көміртектендірілген қабаттарының өсу жылдамдығы, нитрокөміртек-тендіру
температурасы 100ºС төмен болғанымен, бірдей. Процесс ұзақтығын ұлғайтпай,
қанықтыру температурасын төмендету өңделетін тетіктер деформа-циясын
төмендетуге, пеш жабдықтары қыздырылуын төмендетуге мүмкіндік а береді.
Газбен көміртектендіру және нитрокөміртектендіру үшін бірдей жабдықтар
қолданылады. Қоспаланған болаттарды нитрокөміртектендіру үшін бақыланатын
эндотермиялық атмосфера қолданылады, оған 1,5-5,5% (об.) табиғи газ және
1,0-3,5% (об.) аммиак қосылады. Нитрокөміртектендіруден кейін тікелей
пештен шынықтыру жүреді, сирек жағдайда – қайта қыздырудан кейін.
Шынықтырудан кейін 160-180 ºС температурасында жұмсарту өткізіледі.
Қанықтырудың ең тиімді жағдайларында нитрокөміртектендірілген қабат
құрылымы ұсақинелі мартенситтен, ұсақ бірқалыпты орналастырылған
карбонидтердің шамалы мөлшерінен және 25-30% қалдық аустениттен құралады.
Шынықтыру мен төменгі жұмсартудан кейінгі қабат қаттылығы – HRC ~58-60, HV
~570-690. Нитрокөміртектендірілген қабат қалыңдығы 0,2-0,8 мм құрайды.
Нитрокөміртектендіруден әдетте күрделі қалыпты тетіктер, мысалы тісті
доңғалақтар өткізіледі.
Болаттың көміртегімен және азотпен қатар қанықтырылуы, сондай-ақ 820-860ºС
температурасында, құрамында натрий цианиді бар тұздар балқыма-сында
цианидтеу кезінде жүзеге асырылады. Бірақ тұздар балқымасының уыттылығы,
бұл процесті енгізуге кедергі болатын, маңызды кемшілік болып табылады.
Бұл мәселенің шешілуі деп Н.Э. Бауман атындағы ММТУ әзірленген
карбонитрация процесін атауға болады (авторлары Д.А. Прошкин, А.В. Супов
және басқалары). Белсенді балқыманы алу үшін калий цианаты қолданылады.
Атмосфера жағдайында қыздыру температурасында және балқытуда реакциясы
бойынша циан қышқылды калийдің тотығуы орын алады. 600ºС-ден төмен
температурада көмір оксиді реакциясы бойынша ыдырайды. Карбонитрация
процесін қарқындату үшін ауамен үрлеу қолданылады. Балқымада қыздыру
температура-сында ұстау ұзақтығы бірнеше минуттан біренеше сағатқа дейін
жетеді. Карбонитрация нәтижесінде (балқыма температурасы 530-570 ºС, ұстау
уақыты 5-30 мин) тез жоңғыш болаттан жасалған құралдар ұзақ тұрақтылығы 1,5-
4 есе жоғарылайды.
11-Дәріс
Металдарды қысыммен өңдеудің технологиясы
1.Металдарды қысыммен өңдеудің классификациясы
Қазіргі заманғы өндірісте металдарлы өңдеудің мына түрлері
қолданылады: прокаттау, тығыздау, сүйрету, соғу және штамптау (11.1, а-е
сурет).
Прокаттау – айналып тұрған белдіктер арасындағы дайындаманы(загатовка)
сығу 2 прокатталған станның дайын размерін көлденең кішірейту мақсатында
және оған белгілі пішін беру үшін қолданылады. Рүйк үйкеліс күші
дайындаманы валкаға жинақтайды, ал Ғ күші оныдеформациялайды.
Престеу дегеніміз – дайын 1 металды ығыстыру процесі кезінде 2 матрица
саңылауы арқылы өту; осы контурлы матрицаның дайын қимасының соңғы
саңылауына сәйкестенеді. Дайындама 3 контейнерге орналастырылады, 4 аспапты
басу үшін оған Ғ күші әсер етеді.
Ғ күшін прокаттау кезінде 1дайындаманы 2 сүйрету саңылауы арқылы
өткізеді. Бастапқы дайын қиманың ауданы соңғы сүйреу қимасының ауданынан
кем.
Соғу (ковка) – формасын өзгерту үшін және 2 аспапқа дайындама 1
размерінің Ғ күшіне бірізді әсер етуі есебінен.
Штамптау – формасын өзгерту мақсатында және әрбір бөлшектің дайын
размерін арнайы жасап шығару. Штамп дегеніміз – деформацияланған аспап,
материал немесе дайындама размері мен формасын алу үшін әсер етілуі, осы
аймақтардың бетіне немесе құралдарына сәйкестенуі. Штамптауды табаққа бөлу
– 1 дайындама 2 пуансонмен деформацияланады, және 3 матрицамен, және
көлемденуі – дайындама 1 екі бөліктің штампымен деформацияланады.
2.Металдардың майысқақтығы және деформациялануға кедергісі
Қатты денелердің пластикалық деформациялануы майысқақтық деп аталады.
Майысқақтықтың көрсеткіштері: созылу кезінде – салыстырмалы түрде ұзаруы
мен тарылуы, динамикалық созылу кезінде – шұғыл тұтқырлық, бұрау кезінде –
сынғанға дейін бұрау, стаикалық созылу кезінде – тұтас бетінде, шөгу мен
прокаттау кезінде – салыстырмалы түрде сығу.
Қысыммен өңдеу кезінде дайындамаға сыртқы белсенді күштер әсер етеді.
Сыртқы күштердің ішкі күшеюмен теңестірілуі, ондай қарқынды күшеюді күштену
деп атайды. Қысыммен өңдеудің мінездемелік операциясында келесі түсініктер
қолданылады: күштену жұмысы немесе қысым. Деформацияланған дененің және
аспаптардың түйісу орындарында реактивті үйкеу күші пайда болады, олар
дененің қозғалысына кедергі жасайды. Негізгі факторларға, металдарды
қысыммен өңдеудің майысқақтығын анықтайды, оның химиялық құрамы және
құрылымы, температурасы және өңдеу жылдамдығы, және де күшейту кұші.
Қысыммен өңдеудің әрбір әдісі созылу әрекеті және сығу ынтасын
сүйемелдейді. Пластикалық дефориацияға үлкен бейімділікпен әсер етуі
кезінде, созылу маңызды роль ойнамайды.
Пластикалық деформацияланудың орнығуы, металдардың пластикалық
деформациялануына кедергісін жоғарылатады. Аққыштық шегі болып
деформациялану мінездемесіне кедергісін айтады.
Сонымен қатар қажеттісін белгілеп қою, деформациялануға кедергісі
пластикалық металдардың жоғарғы деңгейдегі факторларымен анықталады.
Металдардың пластикалық деформациясының мінездемесі металл
температурасымен анықталады. Егер оның температурасы кристаллизацияланудан
төмен болса, онда қысыммен өңдеу суық болады, ал жоғарғысы ыстық.
Созылған деформацияның бағыттары металл дәндерін суықтай өңдеуде және
бағытталған деформацияның сығылуы кезінде олардың өлшемдерінің кішіреюіне
алып келеді. Металл талшықты құрылымға ие болады да, анизотропты болады.
Қанау жағдайларымен сәйкес бұл өңдеудің бұйым талшықтарын қысыммен өңдеу
кезінде басқаруға болады.
Металл және қоспалардың суықтай деформациялануы кезінде
электрөткізгіштік, коррозия тұрақтылығын және де басқа қасиеттерін
өзгертеді. Және де ыстық қысыммен өңдеуде макроқұрылымды материал талшықты
қатарға ие болады ерімейтін қосылулардың есесінен, созылу бағыттарының
деформацияға сығылуы. Металдарды қыздырып өңдеу кезіндегі қасиеттері:
құйылған құрылымы жойылады, ал рекристаллизация теңосьті дәндердің кіші
өлшемдерін береді; сондықтан металдың нығыздануын бос орындарда пісіру
арқылы; беріктілік және пластикалық қасиеті жоғарылайды.
3.Металдарды қысыммен өңдеуде қызуы
Төменгі күштермен және жоғарғы деформацияланған дайындамасының қызуы
арқылы қысыммен өңдеуді жүргізу рұқсат етіледі.
Көміртекті болаттың қыздырылуы 3000С-дан жоғары болғанда
деформациялануға кедергісі азаяды (10 есе), ал майысқақтық көбейеді (10%)
және айтарлықтай серіппелі қасиеті түгелімен жойылады. Сондай-ақ қалдық
кернеулігінің пайда болуы шешіледі.
Әрбір материалдарды қыздыру кезінде химилық қасиеті мен құрылымына
байланысты белгілі температуралық интервалдар қатал қарастырылады.
Темір – көміртекті жүйесінің диаграммасы негізгі көміртекті болаттың
температуралық интервалын таңдауына қызмет етеді. 11.2 –суретте болаттың
бұрыштық диаграммасы көрсетілген.
Ең алдымен, жоғарғы температурада қызу таңдалады. Солидус сызығына
жақын орналасқан көміртектік болаттың температурасының қызуы, қайта
орнамайтын ақауға ұшырауы мүмкін. Төменгі температура болатты қатты
қыздыруы мүмкін және де дәндердің размерлерінің өсуі тездетіледі.
Дайындаманы жоғарғы температурада қыздырылуы зиянды құбылыстарға алып
келеді. Металдың атмосферада (яғни, ауамен) әсерлесуінен металл тотығады,
нәтижесінде темір оксидінен тұратын қабыршақ пайда болады. Қабыршақ жоғарғы
ғаттылыққа ие, қыздырылғаан металға қарағанда, сондай-ақ деформацияланған
құралдың тозуы екі есе көтеріліп (өсіп) бара жатыр. Дайындаманың беткі
қасиетін қабыршақ тәрізді нашарлатады.
Көміртек те тотығады, дайындаманың көміртексізденуіне әкеліп соғады.
Сонымен қатар төменгі температура металға үлкен әсерін тигізеді
(рекристаллизация температурасынан төмен емес). Суық құралдардың түйісуін
өңдеу салдарынан және қоршаңан ортаның жылулығын саралауда дайындаманың
суынуы нормадан асып кетуі мүмкін. Бұл металдың шытынауына және нығаюына
алып келеді егер өңдеуді төменгі шек температурасынан жоғары аяқтасақ, онда
ірі дәнді дайындаманың деформациялану құрылымын суынуы кезінде алуға
болады, ол машина бөлшектерінің соққыға беріктілігі (мықтылығы) төмендейді.
Температураның диапазонына қарамастан қызу жылдамдығы орнайды, қыздыру
құралдарының және басқа дайындама параметрлерінің уақытқы төзімділігі.
Әр түрлі қыздырғыш құралдар қолданылады, олар электрқыздырғыш құралдар
және қыздыру пештері деп жіктеледі.
Энеогия көздеріне байланысты пештер жалынды және электрлік деп
бөлінеді. Жалынды пештер, сұйық немнсе газ тәрізді отынмен жұмыс істейді,
олар камералық және әдістемелік деп жіктеледі. Камералық пештердің жұмыс
істеу аймағы бірқалыпты өыздырылады, ал әдістемелікте – пештің қызған
жағынан қызбаған жағына таралу бағыттары жоғарылайды.
Камералық пештер майда сериялы және ірі сериялы штамптау өндірісінде
қолданылады.
Электрлік пештердің қабырғаларына темір немесе корборундтық
электрқыздырғыштар орнатылады. Болаттан және түсті қоспалардан жасалған
дайындаманы қыздыру үшін электрпештері қолданылады.
Электрқыздырғыш құралдар индукцияланған және тү.йіскен болады.
Индукторлық токты өткізу кезінде айнымалы электрмагниттік жазықтықта
орналасқан құйынды токтарды дайындау п.б., дайындаманы қыздыруға алып
келеді. Қабыршақ тәрізді қыздырылу кезінде атмосфераға бейтарап газдар
таралады. Бұл қыздыру құралының түрі ірі сериялы өндіріс жағдайларында
пайдаланылады, жоғарғы (күшті) электр қондырғы салыстырмалы түрде қымбат
және әрбір бөлшектің түріне күрделі индукторларды жасау қажет.
Электрліктүйісу құралдарын қыздыруда үздіксіз қыздыруды жүзеге асыруға
болады (мысалы, екі қос айналмалы роликтер арасындағы шыбық). Жылудың
бөлінуі, үлкен токтың күшпен таралуы дайын заттың электр кедергілерін
иемдену арқылы жүреді.
Қыздыру құралдарын механикаландыру автоматттандыру кезінде үлкен
мағына береді. Оларды құралдармен анықтау және автоматтық жүйемен реттеу,
өнімділікті жоғарылату және өнімнің шығынын азайтуды қамтамасыз етіп,
өнімнің сапасын және еңбек жағдайларын жақсартады.
Ірі дайындама жасауда жалынды пешке әр түрлі құралдарды жинақтауда
және шығаруда қолданылады, ал есікті ашуға және жабуға – қосалқы механизмді
пайдаланады. Осылайша жылжымалы подтармен, айналмалы карусельдік подмен
адымдауыш конвейірлік шығыршықты үздіксіз подты пештер қолданылады.
Индукцияланған қыздырғыштардың механикаландырылған әдістемелік
әрекеттері өндірісте пайдаланылады. Екі және үшжылғалы қыздырғыштардың осы
түрі жоғарғы еңбек өнімділігін қамтамасыз етеді. Индукторларда айнымалы
орам санын орнатуда дайындаманы қыздыру уақытын 3 есе азайтады да жүрдек
бұйымдарды дайындауды қамтамасыз етеді.
4.Прокаттаудың маңызды процесі
Қысыммен өңдеудің ең көп таралған түрі прокаттак болып табылады.
11.4, а-в суретінде прокаттаудың схемасы көрсетілген. Металдың
көлемін, АВ доғасының арасынан қармап алып тастап, АА және ВВ жазықтығында
және жиектің шеткі қырларын деформациялану ошағы деп атайды.
Деформациялану деңгейін прокаттау кезінде негізгі көрсеткіш
процестерін сипаттайды.
Салыстырмалы сыну мына формуламен анықталады
ε = ∆Н Н0= ( Н˳- Нк ) Н˳,
мұндағы Н – абсолютті қысу; Н0 – бастапқы қалыңдық; Нк – соңғы
дайындама қалыңдығы.
Сорып шығару коэффициенті мынаған тең
µ = lk ∕ l0 =S0 ∕ Sk .
мұндағы lk – дайындаманың соңғы ұзындығы; l0 – бастапқы ұзындық; S0-
бастапқы және Sk- соңғы дайындаманың көлденең қимасының ауданы. Көлденеі
қимасының ауданын прокаттау кезінде µ дайындама әрқашан кішірейеді,
сондықтан өткелдегі сору коэффициенті 1,1 ... 1,6-ға тең.
Прокаттауды жүргізу мүмкіндігін металды дестилермен (волками) алу
шарттарымен анықтайды. Ол N жоспарланған күшімен және бастапқы Ғ күшінің
қалыпты дестиленген әрекетімен анықталуы дайындаманың дестиленуге және
горизанталь осінің Т үйкеліс күшіне де беріледі де, нәтижесінде теңсіздік
пайда болады
Nsinα ˂ Tcosα,
Т = f(N) болғандықтан, sinα ˂ fcosα немесе f ˃ tgα бола алады. Сонымен
қармау жағдайларына: дестилену арасында үйкеліс коэффициенті кезінде және
қармау бұрышының тангенсі дайындамада үлкен болуын, прокаттауға болады.
Прокаттаутау кезінде ірі дайындаманың максимал бұрышы 24 ... 300 құрайды,
ал металдың жапырағын және қиығын ыстықтай прокаттау 15 ...200 болса, онда
оның жапыраңын және майлы лентасын суықтай прокаттау 2 ... 100 аралығында
болады.
Бойлық – прокаттаудың негізгі бір түрі болып табылады, егер дайындама
көлденең және көлденең –бұрандалы болғанда дестилер осіне перпендикулярлы
орын ауыстырады.
1 бір жағына ауысуы айналу дестилері көлденең прокаттауды сипаттайды.
Дайындаманың 2, айналуы мен ауыстырылуы дестилер осін бойлай
деформациялайды.
Прокаттау көлденең –бұрандалы дестилер 1 бір – біріне бұрыш жасап
орналасады, дайындама деформациялану кезінде айналмалы қозғалыс береді
(11.4, в сурет).
5.Металл бұйымдарын көлемдік штампттау
Қыздырылған металдың дайындамасын штампылауды мәжбүрлеп қайта бөлудің
жүзеге асырылуы ыстық көлемді штамптау кезінде формасы құрылады. Еркін
металдардың ағыны штамп қуысының бетіне кедергі жасайды.
Бұл процесс өндірісте кең таралған еркін соғумен салыстырғанда ол аса
үлкен механикалық қасиеті штампыланған орауышты алуға мүмкіндік береді және
3 ... 4 реттік кіші қателіктерімен.
Дәл размері және штампыланған орауыштардың (поковок) жоғарғы
қасиеттері ГОСТ-пен регламенттеледі. Сонымен орауыштардың дәл квалитеті 8
... 11-ге сәйкес бола алады. Кейде басқа бөлшектердің жіктелуін сол жерде
ғана тегістейді.
Бұйымдарды прокаттау кезінде дайындаманы қыздырып штампттау қызмет
етіледі – квадраттық сұлбада, дөңгелек және тік бұрышты, қима сұлбасының
периодты қайталануы.
Дайындама үлгісін алу үшін бағалы штамп жасайды, оған нақты орауыш
жасау үшін қолданылады (еркін соғу, қайта штампылау).
Ыстық көлемді штамптау үшін бағалы штамп жасайды, оған нақты орауыш
дайындау үшін қолданылады. Штампты аса маңызды жағдайларда жұмыс істейді:
соққыға ұшырайды қатты қызуңа және тозуңа әсер етеді. Оларды дайындауда
арнайы болаттар қолданылады: 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНВ, 3Х2В8Ф, 6ХВГ, 7Х3 және т.б.
Ыстық штампылау 2 негізгі қасиетпен ажыратылады: ашық және жабық
штамптау.
Штампылау ашық штамптарда қабыршақтанған (заусенец) орауыштарын
ажырату штамптарының орнын алады. Һ3 саңылауы, негізгі металға шығу жолын
жабады, металдың бір бөлігі ағып шығады, толық толтыру штампын қамтамасыз
етеді. Бұл әдісте қателіктер болады: металл қабыршақтануын жоғалтуы,
қабыршақты кесу жөніндегі операцияларды енгізу, қосымша энергиялық
шығындар.
Жабық штамптарды штампылау тағы да безоблойной штампылау деп аталады.
Орауыштарды бұл жолмен алуды дайындама көлемімен және штамп қуысы теңдігі
кезінде пайдаланылады. Шағын және тұрақты штамптардың арасындағы саңылау,
сол себептен металл қабыршақтары пайда болады. Металдардың үнемдеуін жабық
штамптардың қалыптасуын қамтамасыз етеді және жан –жақты біркелкі емес соғу
есебінен материалдың аз иілгіштігін қайта өңдейді.
Мұздатып штамптаудың өнімділігі халық шаруашылығының әр түрлі
салаларында (облыстарында) және күнделікті тұрмыста қолданылады. Ол машина
жасауда ең кеңінен пайдаланылады, әсіресе автомобиль және трактор
құрылысында, тоқыма машиналары және ауыл шаруашылығында, аспапты жасауда,
электротехникалық өндірісте және т.б. бөлшектердің жасап шығарылу
номенклатурасы өте жоғары, олардың размерлері 1мм-ден бірнеше метрге дейін
өзгереді.
12-Дәріс
Созу, Соғу, Штамптау
Созу деп (әдетте суық кйүде) прокатталған немесе престелген
дайындамаларды көлденең қимасының ауданы дайындаманың көлденең қимасының
ауданынан кіші етіп матрица (волока) тесігінен өткізуді айтады (4.10 –
сурет б). Шыбықты тесіктен Р күшімен созғанда реакция күштеріпайда
болып дайындаманы қысады.
Қысу дәрежесі q = ;
Мұндағы мен өткендегі созылудың бастапқы және кейінгі көлденең
қималарының ауданы, ол өңделетін материалға байланысты болып, болат үшін
10-19%, түсті металдар үшін 36%-ке дейін болады. Үзіліп кетпеуі үшін
созылу кернеуі дайындама материалы беріктігі шегінің 0,6 мөлшерінен
артпау керек. Қажетті профильді етіп созу үшін дайындама біртіндеп
кіщірейе беретін көптеген тесіктерден өткізіледі. Суық пластикалық
деформация нәтижесінде металл беріктігі (тым қаттылығы) артады. Сол тым
қаттылық төмендетіп, созылғыштығын арттыру үшін аралық
рекристаллизациялық жасытады.
Әр түрлі болаттар мен түрлі түсті металдардан диаметрі 0,002-10мм сымдар,
әр түрлі профильдер (4.10 сурет а), диаметрі 3-150мм калибрленген
шыбықтар, диаметрі 500мм-ге дейін қабырғаларының қалыңдығы 0,1-10мм
аралығындағы тегіс, дәлдігі жоғары суықтай созылған құбырлар жасалады.
Созу аспабы қызметін матрица (волока) атқарады. Олар тұтас,
құрамалы және роликті болып келеді.
Тұтас волоканың тесігі 4 зонадан тұрады: майлау воронкасы 1(4.10-
сурет б), жұмыс конусы 2, калибрлеу белдеушесі 3 және шығу конусы 4.
Жұмыс конусының бұрышы деформацияланатын материалға байланысты 6-12°
болады. Матрицаның жұмыс бөлігі аспап болаттарынан, қатты қорытпалардан
және техникалық алмаздардан жасалады.
Созуды созу стандарына жасайды, сүйреу құрылғыларының жәрдемімен
дайындама матрица тесігінен өткізеледі. Созу стандары сүйреу
құрылғыларының (көбіне шынжырлы) қозғалысына қарай тік сызықты, мезгіл –
мезгіл қозғалысты және үздіксіз әрекетті (барабанды) болып бөлінеді.
Құбыр созудың екі тәсілі бар:
1) Оправкасыз құбырдың тек диаметрін (4.10 в) кемейту үшін;
2) Оправканы пайдаланып қатарынан диаметрі мен қабырғасының
қалыңдығынкемейту және фасонды құбыр жасау үшін (4.10-сурет г).
Мына 4.10-сурет а-те созу арқылы жасалатын өнім түрлері
келтірілген.
Соғу және оның жабдықтары
Еркін соғу
Еркін соғу процесінде өнделетін металдың беті тегіс, жылжымайиын
теске қойылып, жоғары жағынан жылжымалы үлкен балғамен соғылады. Нәтижеде
металл деформацияланып, жан-жаққа жайылып, өз пішінін өзгертеді. Соған
сәйкес металды өңдеудің бұл әдісін еркін соғу әдісі деп атайды.
Еркін соғу әдісімен алынған дайындамалар поковка деп аталады. Бұл
әдіспен алынатын поковкалар салмағы 150 грамнан 350 тоннаға дейін болады.
Ұсақ поковкалар пневматикалық және рессорлы-пружиналы балғалармен молот
өңделсе, орташа қарапайым және фасонды поковкаларды буауалық
паровоздушный молоттарда өңдейді. Өңдеудің басқа әдістеріне қарағанда
құю, жоңу, штаптау еркін соғудың кемістіктері мен артықшылықтары бар.
Кешіліктері:
1) еңбек өнімділігінің төмендігі;
2) дәлсіздеу болуы;
3) металдың молырақ шығын болуы;
Артықшылықтары:
1) металдың қасиеттерінің жоғары болуы;
2) қымбат технологиялық аспаптардың қажет болмауы;
3) жасалатын дайындамалардың поковканың салмағы, пішіні және өлшемі
жөнінде әмбебап болуы;
Еркін соғу процесі мынандай түрлерге бөлінеді:
отырғызуосадка,шеңбер бойлай созу немесе көлденең дайындаманы
ұзартураскатака, тік тесу немесе біршама тереңдету прошивка,
кесурубка, июгибка, айналдырып бұрузакручивание. Металдың
биіктігін бәсеңдету арқылы оның көлденең қимасының ауданын арттырулы
отырғызу деп атайды. Отырғызу дәрежесі к десек, ол
к = ;
Отырғызудың кез-келген моменттегі орташа диаметрі
d=d0
һ0 және d0- дайындаманың отырғызуға дейінгі биіктігі мен диаметрі.
һ және d- дайындаманың отырғызудан кейінгі биіктігі мен диаметрі.
Шеңбер бойымен созу дегеніміз темір тесігінің диаметрін ұлғайту ал
көлденең дайындаманы ұзарту дегеніміз отырғызуға кері жасалатын операция.
Мысалы, валдың диаметрі кемейіп ұзындығының артуы. Тік тесу дегеніміз
шеңберлідөңгелек дайындамадан бір бөлігін домалақ, квадратты немесе
фигуралы пробойниктер жәрдемімен жұлып алу. Біршама тереңдету – чертеж
өлшеміне сәйкес белгілі тереңдікке дейін тесікті кеңейту. Кесу дегеніміз
ұзартылған металды арнаулы кескіш құралдыңзубила жәрдемімен бірнеше
бөліктерге бөлу. Ию дегеніміз белгілі осьтен қажетті мөлшерге бұрып жаңа
пішін алу.
Айналдырып бұрау деп жалпы осьтен дайндаманың бір бөлігін екінші
бөлігіне қарағанда белгілі бұрышқа бұрып жаңа пішін беру. Нәтижесінде
металдың жарылутрещина мүмкін, сондықтан айналдырып бұрау 60-тан
аспауы қажет.
Соғу жабдықтары
Соғу жабдықтарына соғу молоттар мен гидравикалық престер жатады.
Молоттар дайындамаға динамикалық күшті аспапжоғары шаппа арқылы
түсіреді. Соғу процесінде молоттың деформациялануы 10-8 с уақыт ішінде,
ал деформациялау жылдамдығы 6-6,5 мс көрсеткіштермен қызмет атқаралы.
Бу-ауамен жұмыс істейтін және түрі көбірек қолданылады. Бу-ауа
молотында4.11-сурет жұмыс цилиндріне 5 0,7-0,9 МПа қысыммен бу немесе
ауа берілгенде бағыттауыш 7 арқылы жоғары шаппаға 11 бекітілген аспалы
балға 10 көтеріліп-түсіп тұрады. Будың берілуін золотник тетігі 4 реттеп
тұрады.
Рычаг 1 мен таратушы 2 арқылы золотникті 3 жоғары немесе төмен
қозғағанда цилиндрдің 5 жоғары немесе төменгі қуысына бу кіріп, шток 8
және аспалы балғамен 10 байланысқан поршеньді 6 қозғайды. Аспалы балға
төмен түскенде бу қысымымен поршеньнің жоғарғы бөлігінде қосымша күш
пайда болады. Жеке іргетасқа орналасқан темір іргетас плитасы –шабот 13-
ке төменгі шаппа 12 қозғалмайтын тіп орнатылған. Шаботтың массасы артқан
сайын құламалы бөліктерінің кинетикалық энергиясы дайындаманы
деформациялайтын энергияға айналады. Әдетте ол құламалы бөліктерден 15
есе көп болады.
Станина 9 бен шабот 13-тің бөлек іргетастарға орнатылуы шаппалармен
жұмыс атқаруының қызметін жеңілдетеді, молоттың тұлабойы тербетілуден
сақтағанымен шаппалар аралық параллельдікті сақтай алмайды. Бу-ауа
молоттарының құламалы бөліктерінің массасы 1-8 т өтіп жасалады.
Молоттың жетекті түріне пневматикалық молоттар жатады. Оларды
көтеріп-түсіретін поршеннің штогы молоттің аспалы балға қызметін қоса
атқарады, оған орналасқан жоғарғы шаппа қысымы 0,2-0,3 МПа ауа қысымымен
жұмыс істейді. Жеке электродвигательден кривошипті-шатунды механизммен
қозғалатын компрессордан ауа жұмыс цилиндріне барады. Жұмыс және
компрессорлы цилиндрлер жалпы станинаға орналасқан. Пневматикалық
молоттардың құламалы бөлігінің массасы 50-100 кг және ол ұсақ
поковкаларды20кг-ға дейін соғуда қолданылады.
Соғу үшін қолданылатын жабдықтар өңделетін металдар мен
қорытпаларды соғу режиміне, массасы, пішініне байланысты болады.
Жабдықтардың қуатын формулалармен, анықтама таблицалар жәрдемімен
белгілеуге болады.
Гидравикалық престердің молоттардан айырмашылығы олдайындамаға
статикалық әсер етеді.
Гидравикалық престе 4.12-сурет плунжер 6 жоғарғы шаппа 2
бекітілген жылжымалы траверсаны 3 қозғайды. Поковканы деформациялауға
қажетті күш құбыр 11 арқылы жұмыс цилиндрі 10-ға 20-30 МПа сұйықсу
эмульсиясы немесе минералды май қысымы арқылы беріледі. Плунжер 6
траверса 3 пен және поршеньдердің 8 көтергіші 9-ға орналасқан тартқыш 5
жәрдемімен көтеріледі. Төменгі шаппа 12 төменгі плита 1-ге бекітілген.
Төменгі 1 және жоғарғы қозғалмайтын плиталар траверса 3 қозғалатын төрт
бағыттауышы бағаналармен 4 жалғанған.
Гидравликалық престердің максималды күші 5-150 МН болып жасалады.
Олар ірі поковкаларды және созымдылығы төмен жоғары легірленген болаттар
мен түсті металдар қорытпаларын өңдеуде қолданылады. Жетек насостарының
орнына су насостары мультипликатор қолданылатын 30-60 МПа қысым
жасайтын престер де кеңінен қолданылады.
Ыстық көлемдік штамптау
Штамптаудың түрлері
Қабырғаларымен шектелген көлемде ішкі құрылысы мен пішіні
дайындамаға ұқсас металл қалыптарда қысым арқылы өңдеу штамптау деп
аталады. Штамптаудың өнімділігі еркін соғудың өнімділігінен бірнеше есе
жоғары.
Өңделінетін металдың күйіне байланысты штамптау процесі үш түрге
бөлінеді:
1) ыстық күйде көлемдік штамптау;
2) суық күйде көлемдік штамптау;
3) темір табақтарын штамптау.
Металды ыстық күйде штамптау
Қыздырылған дайындамаларды арнаулы штамптарда өңдеу арқылы
штампталған поковкалар алынады. Штамп дегеніміз екі бөлшектен тұратын
белгілі арналары болашақ детальға ұқсас металл қалып. Штамптың төменгі
бөлігі молоттың шаботына немесе престің плитасына бекітіледі. Ал екінші
жартысыбөлігі жоғары төмен қозғалып тұрады. Штамптың төменгі бөлігіне
қойылған материалды болат және түрлі түсті металдар мен олардың
қорытпалары оның жоғарғы бөлігімен соққанда ол штамптың ішкі кеңістігі
бойынша деформацияланып, пішіні штамптың кеңістігіне ұқсас деталь пайда
болады, материалдың артық бөлігі штамптың екібөлігінің қосылған жерінен
сығылып, сыртқа шығады. Ал егер материалдың көлемі штамптың ішкі
кеңістігінің көлемінен кем болса, онда детальдың толық кескіні жасалмай
жарамсыз детальға айналады.
Штамптардың ішкі арналары оның қарапайым пішінді немесе күрделі
пішінді детальдар жасауына қарай біреу және бірнеше болуы мүмкін.
Жабық штамптарда өңделетін металдың көлемі штамптың ішкі көлеміне
тең болмаса штамп жабылмай жарамсыз деталь шығады.
Штамптауды ашық және жабық штамптарда
жасайды. Ашық штамптарда штамптарда 4.13-сурет а қозғалмайтын және
қозғалатын бөліктерінің арасында саңылау қалдыралы. Сол саңылауға металл
ағып толтырады да, металдың негізгі бөлігін штамптың ішкі кеңістігін
толтыруға мәжбүр етеді.
Жабық штампта 4.13-сурет б өңдеу әдісінде металл қысылған
кезде штамптың қуысы жабық болады. Штамптың қозғалмайтын және қозғалып
тұратын бөліктерінің арасындағы саңылау тұрақты болады.
Штамптауды қажетті детальдың пішіні мен атқаратын қызметіне
қойылатын талаптарға қарай мына жабдықтарда өңдейді:
1. Иінді және гидравликалық престерде;
2. Шыңдалған темір балғамен молотта;
3. Көлденең соғу машиналарында.
Фасонды дайындамаларды штамптардың бірнеше дайындау жылғалары
жәрдемімен 4.14-сурет жасайды.
Көп жылғалы штамптардың жылғалары дайындау және штамптау жалғалары
бөлінеді. Фасонды пішін жасауға арналған дайындама жылғалары созу,
топтау, ию жылғаларынан және отырғызу аумағынан тұрады. Созу жылғасы 2
дайындаманың көлденең қимасын кемейту арқылы оның жеке учаскелерін ұзарту
үшін қажет. Таптау жылғасы 1 дайындама қимасының кейбір бөліктерін жалпы
ось бойынша жалпайту үшін, ал ию жылғасы 5 поковканы штамптағанда қажетті
бұрышқа ию мақсатында пайдаланылады. Поковканы штамптау кезінде оның
биіктігі мен диаметрі белгілі қалыпқа келтіру үшін отырғызу қажет болса,
штамп жазықтығында отырғызу аумағы болуы қажет.
Штамптау жылғаларына ақтық таза және бастапқы қара
еңдеужылғалары жатады. Таза жылға поковканы дәл және таза етіп өңдеу үшін
қажет. Қара жылға 4 дайындаманы алдын-ала поковканың пішініне ұқсас етіп
өңдеу үшін қажет.
Көпжылғалы штамптарда таза жылға 3 штамптың орталығына орналасады,
өйткені штамптау кезінде негізгі күш сонда түседі. Штамптың шет жағына
салмақ азырақ түсетін жылғалары орналасады.
Поковкаларды жобалау
Штамптау процесінде технологиялық схемасы негізінен жасалатын
дайындаманың пішіні мен өлшемдеріне сәйкес етіп жасалады. Деталь 4.15-
сурет а чертежімен поковка чертежі 4.15-сурет б,в,г жасалады. Мына
суретте поковканың чертежін жасау көрсетілген.
Поковканы ашық штампта жасағанда ең алдымен штамптың жоғарғы және
төменгі бөліктерінің беттесетін жазықтықтарды дұрыс анықтау қажет. Оны
штамптан поковка жеңіл шығарылатын өтіпжасау керек. Оны штамптан поковка
жеңіл шығарылатын өтіп жасау керек. Штамп арналары терең болмай, штамтың
екі бөлігі беттескенде жылжып кетпеуі керек.
Штамп арналары металдармен жақсы толу үшін және жоғарыда айтылғандай
поковканың шығарылуын жеңілдету мақсатында штамптау өңістері болуы шарт.
Штамптау өңістері механикалық өңдеу әдістеріне қосымша болғандықтан ол
металл шығынын арттырып, поковканың салмағы артта түседі. Штамп өңісі
арна тереңдігі мен күрделілігіне, штамптау жабдықтарына байланысты болат
поковкалары үшін 3-10° шамасында болады. Поковканың тыс беттері үшін
(штамптау өңістері α, ішкі беттерінің β өңісіне қарағанда төмендеу етіп
алынады). Поковканың барлық беттері радиуспен ұштасады. Бұл штамп
арналарын металмен дұрыс толтыруға және тез тозбауы мен сынбауын
қамтамасыз етеді. Ішкі радиустары R сыртқы радиустарына r қарағанда 3-4
есе үлкен жасалады. Әдетте сыртқы радиустары r – 1-6 мм аралығында
болады.
Жабық штампта штамптаудың поковка чертежін өзара перпендикуляр
жазықтықты етіп жасаудың ерекшелігі – мұнда артық металл жіберудің
қажеттілігі жоқ(4.15-сурет г).
Штамптау өңістері азмөлшерде немесе тіпті болмауы да мүмкін.
Ыстық көлемдік штамттаудың жабдықтары
Ыссы көлемдік штамптауды штамптау молоттарында, престерде көлденең –
соғу машиналарында өңдейді.
Штамптау молоттары әр түрлі пішінді поковкаларды негізінен ашық.
Көп жылғалы штамптарды жасауға арналады.
Штамптау молоттарының негізгі типіне құламалы бөліктерінің массасы
630-25000кг бу-ауа штамптау молоттары жатады. Жұмыс әрәкеттеріне қарай
олар бу-ауа соғу молоттарына ұқсас, тік конструкциялықөзгешелігі бар.
Станина 4 (4.16-сурет)және шабот 2 жалпы іргетас 1-ге орналасқан.
Станинаның тағандары шаботта орналасып, онымен болат пен серіппе арқылы
жалғанған. Шаботтың массасы құламалы бөлігінен 20-30 есе көп. Штамптың
жоғарғы бөлігі бекітілген аспалы балға 5 саңлауды реттейтін құрылғысы
бар таға бағыттаушылары 3 арқылы қозғалады. Штапттау молоттары педальды-
автоматтандырылған түрінде жұмыс істейді.егерде педаль 9 басылмаса, онда
аспалы балға штамп бөліктерінің аралығында200-300 мм саңылау қалдырып,
қайта – үдемелі қозғалады. Мұндай пайдасыз жүріс жасалу үшін қылыш тұстас
рычаг 8 аспалы балғаның жағдайына байланысты күш цилиндрі 6-ға берілетін
будың әсерінен золотник құрылғысы 7 арқылы атқарылып тұрады. Педаль 9-ды
басқанда аспалы балғаның қайта-қайта бұлғауы артып, штамптың үстіңгі
бөлігі дайындаманы қысады.
Гидравликалық, фрикционды және шаботсыз бу-ауа молоттары да кеңінен
қолданылады.шаботсыз молоттарда жылжымалы төменгі балға спалы балғамен
механикалық немесе гидравликалық байланысқан. Көбіне мұндай молоттарды
ірі поковкаларды жалғыз жылғалы штамптарда жасау үшін қолданылады.
Молоттарда поковкаларды штамптауда әдетте 3-5 соққанда-ақ дайын
болады. Соңғы соғылғанда штамптың екі бөлігі қапталуы керек. Құламалы
бөліктерінің салмағы 10000 кг болғанда 40-100 кг тең.
Көлемдік штамптауда винтті, фрикционды, гидравликалық және
кривошипті ыссы штамптау престері де қолданылады. Гидравликалық штамптау
престері құрылғысы жағынан соғу престерінен айырмашылығы жоқ. Жаншу күші
750нм-ге жетеді.
Көлденең ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру.
Химия-термиялық өңдеу
Химия-термиялық өңдеу (ХТӨ) деп тетіктің беттік қабатының құрамын,
құрылымын және қасиеттерін қажетті бағытта өзгерту мақсатымен термиялық
және химиялық әсер етулер үйлесуінен құралатын өңдеуді атайды . Және бұл
жерде металл материалының сәйкес элементпен (C, N, B, Cr, Si, Ti және
т.б.), оны жоғары температурада сыртқы ортадан (қатты, газды, булы, сұйық)
атомды күйде диффузиялау жолымен, беттік қанығуы жүзеге асады.
ХТӨ техниканың әр түрлі салаларында кең пайдаланылуы машиналар мен
механизмдердің көпшілік тетіктері, максимум кернеулер металдың беттік
қабаттарында пайда болатын криогенді немесе жоғары температураларда тозу,
кавитация, циклдік жүктеме, коррозия жағдайында жұмыс істейтіндігімен
түсіндіріледі. Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру, сонымен қатар
коррозиядан қорғау мақсатымен ХТӨ машина тетіктерінің сенімділігі мен ұзақ
тұрақтылығын жоғарылатады.
ХТӨ келесі өзара байланысқан негізгі сатылар енеді: 1) белсенді атомдар-дың
қанықтыру ортасында пайда болуы және олардың өңделетін металл бетіне
диффузиялануы; 2) пайда болған белсенді атомдарды қанықтыру бетімен
адсорбциялау; 3) диффузия – адсорбцияланған атомдардың металл ішінде
жылжуы.
Диффузия процесінің дамуы, бастапқыдан химиялық құрамы, яғни құрылымы мен
қасиеттері бойынша ерекшеленетін тетік материалының қанығу бетіндегі қабаты
деп түсінілетін диффузиялық қабат пайда болуына әкеледі (4.10-сурет).
Қанықтыратын белсенді орта әсері тимеген диффузиялық қабат астындағы тетік
материалы өзек деп аталады. Қанықтыру бетінен өзекке дейінгі ең қысқа
қашықтық диффузиялық қабаттың жалпы қалыңдығын құрайды. ХТӨ бақылау кезінде
жиі жағдайда диффузиялық қабаттың тиімді қалыңдығын пайдаланады, мұндай
қалыңдық деп қанығу бетінен негізгі параметрдің бекітілген шекті номинал
мәнімен сипатталатын өлшеу учаскесіне дейінгі ең қысқа қашықтықты атайды.
Қабаттың негізгі параметрі деп берілген сынақта қанығу бетінен қашықтыққа
байланысты сапа өзгеруінің критерийі болып табылатын материал параметрін
атайды. Негізгі параметр ретінде не диффундицияланатын элемент шоғырлануын,
не қасиеттерін, не құрылымдық белгісін қабылдайды. Ұзақтығы жалпы және
тиімді қалыңдық айырмасымен анықталатын, өзекке жанасатын диффузиялық
қабаттың ішкі бөлігін диффузиялық қабаттың өту аймағы деп атайды (4.10-
сурет).
4.10-сурет – Диффузиялық қабат сұлбасы:
Ө.А - өту аймағы; Ө – өзек; 0χ- диффузиялық қабаттың жалпы қалыңдығы; эχ-
диффузиялық қабаттың тиімді қалыңдығы; −па негізгі параметрдің бет жақтағы
мәні; −эа тиімді қалыңдық үшін белгіленген негізгі параметрдің шекті мәні;
өзек үшін негізгі параметр мәні −са
ХТӨ өте маңызды кезеңі – диффузия. Металдарда алмастыратын қатты
ерітінділер пайда болғанда, диффузия негізінен бос орын механизмі бойынша
өтеді. Енгізетін қатты ерітінділер пайда болғанда түйін аралықтар
диффузиясы механизмі жүзеге асады.
Болаттың көміртегімен, азотпен және осы элементтер біріккендегі диффузиялық
қанықтырылуы – өнеркәсіпте кең тараған химия-термиялық өңдеу процестері.
Болатты көміртектендіру. Көміртектендіру деп сәйкес ортада – карбюризаторда
қыздыру кезінде болаттың беттік қабатын көміртегімен диффузиялық
қанықтырудан тұратын ХТӨ атайды. Әдетте, көміртектендіруді нүктесінен
жоғары температурада (930-950 ºС), көміртегіні үлкен мөлшерлерде ерітетін
аустенит тұрақты болғанда өткізеді. 3Ас
Көміртектендіру үшін төмен көміртегілі (0,1-0,18% С), жиі жағдайда
қоспаланған болаттар (15Х, 18ХГТ, 20ХНМ, 15ХГН2ТА және т.б.) пайдаланы-
лады. Тетіктер көміртектендіруге ыспалау әдісімен (50-100 мкм) механикалық
өңдеуден кейін түседі. Көп жағдайда көміртектендіруден тетіктің бір ғана
бөлігі өткізіледі: онда беріктендіруге жатпайтын бөліктерін төмен кеуекті
мыстың жіңішке қабатымен (0,02-0,05 мм) қорғайды, оны электролиттік
тәсілмен жасайды немесе арнайы сыламамен оқшаулайды.
Көміртектендірілген қабатта тетік бетінен өзегіне қарай азаятын қалыңдығы
бойынша көміртегінің ауыспалы шоғырлануы болады (4.11, а-сурет).
Беттен қашықтық
4.11-сурет – Көміртектендірілген қабат тереңдігі бойынша көміртегі
шоғырлануының өзгерісі (а) және шынықтырылмаған көміртектендірілген қабат
микроқұрылымының сұлбасы (б):
1 – эвтектоидтан кейінгі; 2 – эвтектоидті; 3 – эвтектоидқа дейінгі аумақтар
Осыған байланысты көміртектендірілген қабат құрылымында үш аумақты бөлуге
болады (беттен өзекке қарай) (4.11, б-сурет): перлиттен және аустениттің
бұрынғы түйіршігі бойынша тор құрайтын екінші реттік цементиттен тұратын
эвтектоидтан кейінгі аумақ; тілімшелі перлиттен тұратын эвтектоидті аумақ;
эвтектоидқа дейінгі – перлиттен және ферриттен. Бұл аумақтағы феррит
мөлшері үздіксіз көбейіп отырады. Көміртегі шоғырлануы жоғары болғанда (1,2-
1,3% аса) қабат бетінде дөрекі цементитті тор пайда болады немесе цементит
инелер түрінде бөлінеді, ал бұл диффузиялық қабаттың беріктігіне кері
әсерін тигізеді.
Көміртектендірудің негізгі түрлері – қатты және газды. Газбен көмір-
тектендіру қатты көміртектендіруге қарағанда жетілдірілген технологиялық
процесс болып табылады. Оның қатты карбюризаторда көміртектендірумен
салыстырғанда артықшылықтары бар. Газбен көміртектендіру жағдайында қабатта
тапсырылған көміртегі шоғырлануын алуға болады; процесс ұзақтығы қысқарады;
процесті толық механикаландыру мен автоматтандыру мүмкіндігі қамтамасыз
етіледі; тетіктердің кейінгі термиялық өңделуі біршама ықшамда-лады,
өйткені шынықтыруды тікелей көміртектендіру пешінен өткізуге болады.
Ең сапалы көміртектендірілген қабат карбюризатор ретінде толығымен металдан
(С) және пропан-бутандық қоспалардан, сонымен қатар сүйық көмірсутектерден
құралатын табиғи газ пайдаланылғанда алынады. Газбен көміртектендіру
кезінде көміртектенуді қамтамасыз ететін негізгі реакция ; 2CО→CO2+Cат;
Cат→γFe(C) болып табылады (процесті 910- 930 ºС болғанда 6-12 с.
жүргізеді).
Беттен қашықтық Көміртектендірілген бұйымдар соңғы қасиеттеріне
көміртектендіргеннен кейінгі термиялық өңдеу нәтижесінде ие болады. Бұл
өңдеу көміртектендірудің жоғары температураларында ұзақ ұстағанда міндетті
түрде ұлғаятын өзек пен көміртектендірілген қабаттың құрылымын түзеп,
түйіршіктерін ұсақтау үшін, көміртектендірілген қабатта жоғары қаттылықты
және өзектің жақсы механикалық қасиеттерін алу үшін қажет.
Көп жағдайда, әсіресе мұралық ұсақ түйіршікті болатты өңдеуде, 820-850 ºС
температурасында, Ac1 (өзектің) нүктесінен жоғары шынықтыруды қолданады.
Бұл түйіршіктің ұсақталуы мен көміртектендірілген қабаттың толық
шынықтырылуын және бөлшектеп қайта кристалдану мен өзек түйіршігінің
ұсақталуын қамтамасыз етеді.
Газбен көміртектендіру кезінде жиі жағдайда қайта қыздырылмайтын
шынықтыруды пайдаланады, ал тікелей көміртектендіретін пештен бұйымдар-ды
840-860 ºС дейін суытқаннан кейін. Мұндай өңдеу көміртектендірілген қабат
пен өзектің құрылымын түземейді, сондықтан оны тек мұралық ұсақ түйіршікті
болаттардан дайындалған бұйымдар үшін пайдаланады.
Көміртектендіргеннен кейінгі термиялық өңдеу кейде қос шынықтыру мен
жұмсартудан тұрады. 880-900ºС (өзектің Ac3 нүктесінен жоғары) дейінгі
қыздырумен бірінші шынықтыру (немесе қалыптандыру) өзек құрылымын түзеу
үшін белгіленеді. Екінші шынықтыру 760-780 ºС дейін қыздырылып,
көміртектендірілген қабаттың аса қыздырылуын жою үшін және оған жоғарғы
қаттылықты беру үшін өткізіледі. Мұндай термиялық өңдеудің кемшілігі –
технологиялық процесс күрделілігі, тотығу және көміртексіздену мүмкіндігі.
Көміртектендірілген бұйымдарды термиялық өңдеудің қорытынды операциясы 160-
180ºС температурадағы төменгі жұмсарту болып табылады, ол беттік қабаттағы
шынықтыру мартенситін кернеулерді жойып, механикалық қасиеттерді
жақсартатын жұмсартылған мартенситке айналдырады.
Термиялық өңдеу нәтижесінде көміртектендірілген қабат ұсақинелі мартенсит
және қалдық аустениттің (15-20%) немесе мартенситтің оқшауланған
учаскелерінің, қалдық аустениттің және глобулдер түріндегі артық
карбидтердің шамалы мөлшерінің құрылымына ие болуы керек.
Көміртектендірілген қабат бетіндегі қаттылық HRC~58 – 62 шегінде және
өзекте HRC~30 – 45 шегінде болады. Көміртектендіру кезінде қабаттың жалпы
емес, тиімді қалыңдығы жиірек бақыланады. Тиімді қалыңдық қанықтыру бетінің
қабат аумағына қаттылығы HRC~50 немесе HV~55 болатын аумақ шегіне дейін
сәйкес келеді. Тиімді қабат қалыңдығы 0,4-1,8 мм болады.
Болатты азоттандыру. Азоттандыру деп болаттың беттік қабатын сәйкес ортада
қыздырып, азотпен диффузиялық қанықтыратын ХТӨ атайды. Азоттандырудан іштен
жану қозғалтқыш цилиндрінің гильзалары, турбиналар арматураларының
тетіктері және бірқатар басқа да агрессивті ортада жоғары температураларда
тозуға жұмыс істейтін тетіктер өткізіледі. Болаттың азоттандырылған
қабатының қаттылығы көміртектендірілген қабатынан жоғары және жоғары
температураларға дейін қыздырғанда сақталады (450-500 ºС), ал мартенситті
құрылымды көміртектендірілген қабаттың қаттылығы тек 200-225 ºС дейін
сақталады.
Азоттандыру жиі жағдайда 500-600 ºС өткізіледі (төмен температуралы
азоттандыру). Феррит және аустенит кластарының болаттары және қиын балқитын
металдар (Ti, Mo және т.б.) жоғары температуралы азоттандырудан өткізіледі
(600-1200 ºС). Газбен азоттандыру кеңірек тараған. Оны әдетте герметикалық
камераларда (реторта) өткізеді, мұнда белгілі жылдамдықпен NH3=N+32H2
реакциясы бойынша диссоциацияланатын аммиак түсіп отырады. Морттылықты
төмендету және аммиакты үнемдеу үшін азоттандыру-ды азотпен қоспаланған
аммиакта өткізу ұсынылады. Бөлінетін атомарлы азот металл бетімен
адсорбцияланады, әр түрлі азотты фазаларды құрап, оның кристалл торына
диффундицияланады. Темірдің азотпен қорытпаларында келесі фазалар пайда
болады: −αфаза – азоттың −αтемірдегі қатты ерітіндісі; −γфаза –
эвтектоидтыдан жоғары температурада (591ºС) пайда болатын азотты аустенит;
−′γфаза – Fe4N(5.7-6.1%) темір нитриді негізіндегі қатты ерітінді; −εфаза –
Fe2-3N(8.0-11.2% )нитрид негізіндегі қатты ерітінді.
Яғни, эвтектоидтыдан төмен температурада азоттандыру жағдайында, диффузиялы
қабат үш қабаттан құралады: ε+γ′+α. Қаттылық тасымалдау-шысы төменгі
−αқабат болып табылады (дисперсті нитридтер бөліну салдарынан); −′γқабат
өте жіңішке, жиі жағдайда анықталмайды да, ал −εберіксіз және мортты қабат.
Эвтектоидтыдан жоғары температурада азоттандыру жағдайында, мысалы 650 ºС,
бұл температурада қабат келесі фазалардан құралады: ε+γ+γ′+α. Баяу суыту
кезінде азотты −γаустенит эвтектоидқа ыдырайды: γ→,α+γ ′ал жылдам суыту
кезінде мартенситті өзгеріске ұшырайды. Бұл жағдайда максимум қаттылыққа
мартенситті қабатша сәйкес келеді.
Қоспаланған болатты азоттандыру кезінде қоспаланған −ε және −′γфазалар
пайда болады. Қоспалау элементтері W, Mo, Cr, Ti, V, ферритте ерітіліп,
азоттың –α фазасында ерігіштігін жоғарылатады және MN,NM2,TiN, Cr2N және
т.б.) арнайы нитридтерді құрайды. Ұсақ дисперсиялы күйде бөліне тұрып, бұл
нитридтер азоттандырылған қабат қаттылығының жоғарылауына септігін
тигізеді.
Кейінгі жылдары көміртек құрамды газ қосылған азоттандыру қолданылып жүр,
ол құрамында 50% (об.) эндогаз және 50% (об.) аммиак бар атмосферада, 1,5-
3,0 сағат ішінде 570 ºСe температурада өткізіледі. Мұндай өңдеу нәтижесінде
қалыңдығы 7-25 мкмf карбонитридті FeMN2-3(N,C)аймақ пайда болады, бұл
аймақтың таза азотты (Fe,M)2-3N−εфазасына қарағанда, морттылығы төмендеу
және тозуға төзімділігі жоғарырақ болады. Қоспаланған болаттардағы
карбонитридті қабаттың қаттылығы HV 600-1100. Қабаттың жалпы қалыңдығы 0,15-
0,5 мм.
Ионды азоттандыру және көміртектендіру. Газ ортасындағы және қанықтырылатын
беттегі процестерді белсендету үшін ионды азоттандыру қолданылады. Және бұл
жерде процестің жалпы уақытының маңызды қысқартылуына (2-3 есе) және
азоттандырылған қабат сапасының жоғарылатылуына қол жеткізіледі. Ионды
азоттандыру анод болып табылатын болатты контейнерде жүзеге асырылады.
Азоттандырылатын тетіктер катод болып табылады. Контейнер арқылы төмен
қысымда азот құрамды газ ортасы жіберіледі. Ең алдымен азоттандырылатын бет
сиретілген азот құрамды газда немесе сутегіде катодты тозаңдатумен
тазартылады. Шамамен 1000 В кернеумен және 13,33-26,33 Па қысыммен газ
иондары катод (тетік) бетін бомбалап, тазартады. Бет 200ºС-ден астам емес
температураға дейін қыздырылады. Осыдан кейін жұмыс режимі бекітіледі:
кернеу 300-800 В, қысым 133,3-1333 Па, меншікті қуат 0,7-1 Вт. Тетік беті
газдың оң иондарымен бомбалау нәтижесінде қажетті температураға дейін (450-
500 ºС) қыздырылады. Азот иондары катод (тетік) бетімен жұтылады, осыдан
кейін тереңдікке диффундициялайды. Осымен қатар бетті катодты тозаңдату
процесі де өтеді, бұл қалыпты азоттандыруда азот енуіне кедергі келтіретін
қорғаушы оксидті қабыршақпен өз бетінен жабылатын қиын азоттандырылатын
қорытпаларды азоттандыруды өткізуге мүмкіндік береді. 2см
Ионды азоттандырумен қатар ионды көміртектендіру де қолданылады. Ионды
көміртектендіруде беттің жоғарғы температураға дейін қыздырылуы қажет
болады (900-1050 ºС), бұған не меншікті қуатты жоғарылату, не
көміртектендірілетін тетіктерді қосымша сырттан қыздыруды пайдалану арқылы
қол жеткізіледі.
Ионды көміртектендіруде және ионда азоттандыруда диффузиялық процестер
үдетілуі байқалады, әсіресе бастапқы сатыда және дәстүрлі көміртектендіру
мен азоттандыруға қарағанда жалпы қанықтыру ұзақтығы қысқарады.
Болат бетінің азотпен және көміртегімен бір уақытта қанықтырылуы. Көптеген
зерттеулер көрсеткендей, бірқатар жағдайда болатты азот пен көміртегіні
бірлестіріп, диффузиялық қанықтырудың белгілі артықшылықтары бар. Осылайша,
азот көміртегі диффузиясына көмектеседі, сондықтан диффузиялық қанықтыру
температурасын 850 ºС дейін төмендетуге болады. Мұндай процесс
нитрокөміртектендіру деп аталады, өйткені бастапқы орта болып
көміртектендіретін газ бен аммиактың қоспасы табылады. Процестің ұзақтығы 4-
10 с. Нитрокөміртектендірудің негізгі тағайындалуы – болат бұйымдардың
қаттылығын және тозуға төзімділігін жоғарылату.
Көміртектендірумен салыстырғанда нитрокөміртектендірудің бірқатар маңызды
артықшылықтары бар. Аустенитті азотпен қоспалауда −γөзгеріс температурасы
төмендейді, бұл қанықтыру процесін төмен температураларда өткізуге
мүмкіндік береді. Осымен қатар азот бар болғанда көміртегінің аустениттегі
диффузиялық қозғалғыштығы артады. Нитрокөміртектендірілген және
көміртектендірілген қабаттарының өсу жылдамдығы, нитрокөміртек-тендіру
температурасы 100ºС төмен болғанымен, бірдей. Процесс ұзақтығын ұлғайтпай,
қанықтыру температурасын төмендету өңделетін тетіктер деформа-циясын
төмендетуге, пеш жабдықтары қыздырылуын төмендетуге мүмкіндік а береді.
Газбен көміртектендіру және нитрокөміртектендіру үшін бірдей жабдықтар
қолданылады. Қоспаланған болаттарды нитрокөміртектендіру үшін бақыланатын
эндотермиялық атмосфера қолданылады, оған 1,5-5,5% (об.) табиғи газ және
1,0-3,5% (об.) аммиак қосылады. Нитрокөміртектендіруден кейін тікелей
пештен шынықтыру жүреді, сирек жағдайда – қайта қыздырудан кейін.
Шынықтырудан кейін 160-180 ºС температурасында жұмсарту өткізіледі.
Қанықтырудың ең тиімді жағдайларында нитрокөміртектендірілген қабат
құрылымы ұсақинелі мартенситтен, ұсақ бірқалыпты орналастырылған
карбонидтердің шамалы мөлшерінен және 25-30% қалдық аустениттен құралады.
Шынықтыру мен төменгі жұмсартудан кейінгі қабат қаттылығы – HRC ~58-60, HV
~570-690. Нитрокөміртектендірілген қабат қалыңдығы 0,2-0,8 мм құрайды.
Нитрокөміртектендіруден әдетте күрделі қалыпты тетіктер, мысалы тісті
доңғалақтар өткізіледі.
Болаттың көміртегімен және азотпен қатар қанықтырылуы, сондай-ақ 820-860ºС
температурасында, құрамында натрий цианиді бар тұздар балқыма-сында
цианидтеу кезінде жүзеге асырылады. Бірақ тұздар балқымасының уыттылығы,
бұл процесті енгізуге кедергі болатын, маңызды кемшілік болып табылады.
Бұл мәселенің шешілуі деп Н.Э. Бауман атындағы ММТУ әзірленген
карбонитрация процесін атауға болады (авторлары Д.А. Прошкин, А.В. Супов
және басқалары). Белсенді балқыманы алу үшін калий цианаты қолданылады.
Атмосфера жағдайында қыздыру температурасында және балқытуда реакциясы
бойынша циан қышқылды калийдің тотығуы орын алады. 600ºС-ден төмен
температурада көмір оксиді реакциясы бойынша ыдырайды. Карбонитрация
процесін қарқындату үшін ауамен үрлеу қолданылады. Балқымада қыздыру
температура-сында ұстау ұзақтығы бірнеше минуттан біренеше сағатқа дейін
жетеді. Карбонитрация нәтижесінде (балқыма температурасы 530-570 ºС, ұстау
уақыты 5-30 мин) тез жоңғыш болаттан жасалған құралдар ұзақ тұрақтылығы 1,5-
4 есе жоғарылайды.
11-Дәріс
Металдарды қысыммен өңдеудің технологиясы
1.Металдарды қысыммен өңдеудің классификациясы
Қазіргі заманғы өндірісте металдарлы өңдеудің мына түрлері
қолданылады: прокаттау, тығыздау, сүйрету, соғу және штамптау (11.1, а-е
сурет).
Прокаттау – айналып тұрған белдіктер арасындағы дайындаманы(загатовка)
сығу 2 прокатталған станның дайын размерін көлденең кішірейту мақсатында
және оған белгілі пішін беру үшін қолданылады. Рүйк үйкеліс күші
дайындаманы валкаға жинақтайды, ал Ғ күші оныдеформациялайды.
Престеу дегеніміз – дайын 1 металды ығыстыру процесі кезінде 2 матрица
саңылауы арқылы өту; осы контурлы матрицаның дайын қимасының соңғы
саңылауына сәйкестенеді. Дайындама 3 контейнерге орналастырылады, 4 аспапты
басу үшін оған Ғ күші әсер етеді.
Ғ күшін прокаттау кезінде 1дайындаманы 2 сүйрету саңылауы арқылы
өткізеді. Бастапқы дайын қиманың ауданы соңғы сүйреу қимасының ауданынан
кем.
Соғу (ковка) – формасын өзгерту үшін және 2 аспапқа дайындама 1
размерінің Ғ күшіне бірізді әсер етуі есебінен.
Штамптау – формасын өзгерту мақсатында және әрбір бөлшектің дайын
размерін арнайы жасап шығару. Штамп дегеніміз – деформацияланған аспап,
материал немесе дайындама размері мен формасын алу үшін әсер етілуі, осы
аймақтардың бетіне немесе құралдарына сәйкестенуі. Штамптауды табаққа бөлу
– 1 дайындама 2 пуансонмен деформацияланады, және 3 матрицамен, және
көлемденуі – дайындама 1 екі бөліктің штампымен деформацияланады.
2.Металдардың майысқақтығы және деформациялануға кедергісі
Қатты денелердің пластикалық деформациялануы майысқақтық деп аталады.
Майысқақтықтың көрсеткіштері: созылу кезінде – салыстырмалы түрде ұзаруы
мен тарылуы, динамикалық созылу кезінде – шұғыл тұтқырлық, бұрау кезінде –
сынғанға дейін бұрау, стаикалық созылу кезінде – тұтас бетінде, шөгу мен
прокаттау кезінде – салыстырмалы түрде сығу.
Қысыммен өңдеу кезінде дайындамаға сыртқы белсенді күштер әсер етеді.
Сыртқы күштердің ішкі күшеюмен теңестірілуі, ондай қарқынды күшеюді күштену
деп атайды. Қысыммен өңдеудің мінездемелік операциясында келесі түсініктер
қолданылады: күштену жұмысы немесе қысым. Деформацияланған дененің және
аспаптардың түйісу орындарында реактивті үйкеу күші пайда болады, олар
дененің қозғалысына кедергі жасайды. Негізгі факторларға, металдарды
қысыммен өңдеудің майысқақтығын анықтайды, оның химиялық құрамы және
құрылымы, температурасы және өңдеу жылдамдығы, және де күшейту кұші.
Қысыммен өңдеудің әрбір әдісі созылу әрекеті және сығу ынтасын
сүйемелдейді. Пластикалық дефориацияға үлкен бейімділікпен әсер етуі
кезінде, созылу маңызды роль ойнамайды.
Пластикалық деформацияланудың орнығуы, металдардың пластикалық
деформациялануына кедергісін жоғарылатады. Аққыштық шегі болып
деформациялану мінездемесіне кедергісін айтады.
Сонымен қатар қажеттісін белгілеп қою, деформациялануға кедергісі
пластикалық металдардың жоғарғы деңгейдегі факторларымен анықталады.
Металдардың пластикалық деформациясының мінездемесі металл
температурасымен анықталады. Егер оның температурасы кристаллизацияланудан
төмен болса, онда қысыммен өңдеу суық болады, ал жоғарғысы ыстық.
Созылған деформацияның бағыттары металл дәндерін суықтай өңдеуде және
бағытталған деформацияның сығылуы кезінде олардың өлшемдерінің кішіреюіне
алып келеді. Металл талшықты құрылымға ие болады да, анизотропты болады.
Қанау жағдайларымен сәйкес бұл өңдеудің бұйым талшықтарын қысыммен өңдеу
кезінде басқаруға болады.
Металл және қоспалардың суықтай деформациялануы кезінде
электрөткізгіштік, коррозия тұрақтылығын және де басқа қасиеттерін
өзгертеді. Және де ыстық қысыммен өңдеуде макроқұрылымды материал талшықты
қатарға ие болады ерімейтін қосылулардың есесінен, созылу бағыттарының
деформацияға сығылуы. Металдарды қыздырып өңдеу кезіндегі қасиеттері:
құйылған құрылымы жойылады, ал рекристаллизация теңосьті дәндердің кіші
өлшемдерін береді; сондықтан металдың нығыздануын бос орындарда пісіру
арқылы; беріктілік және пластикалық қасиеті жоғарылайды.
3.Металдарды қысыммен өңдеуде қызуы
Төменгі күштермен және жоғарғы деформацияланған дайындамасының қызуы
арқылы қысыммен өңдеуді жүргізу рұқсат етіледі.
Көміртекті болаттың қыздырылуы 3000С-дан жоғары болғанда
деформациялануға кедергісі азаяды (10 есе), ал майысқақтық көбейеді (10%)
және айтарлықтай серіппелі қасиеті түгелімен жойылады. Сондай-ақ қалдық
кернеулігінің пайда болуы шешіледі.
Әрбір материалдарды қыздыру кезінде химилық қасиеті мен құрылымына
байланысты белгілі температуралық интервалдар қатал қарастырылады.
Темір – көміртекті жүйесінің диаграммасы негізгі көміртекті болаттың
температуралық интервалын таңдауына қызмет етеді. 11.2 –суретте болаттың
бұрыштық диаграммасы көрсетілген.
Ең алдымен, жоғарғы температурада қызу таңдалады. Солидус сызығына
жақын орналасқан көміртектік болаттың температурасының қызуы, қайта
орнамайтын ақауға ұшырауы мүмкін. Төменгі температура болатты қатты
қыздыруы мүмкін және де дәндердің размерлерінің өсуі тездетіледі.
Дайындаманы жоғарғы температурада қыздырылуы зиянды құбылыстарға алып
келеді. Металдың атмосферада (яғни, ауамен) әсерлесуінен металл тотығады,
нәтижесінде темір оксидінен тұратын қабыршақ пайда болады. Қабыршақ жоғарғы
ғаттылыққа ие, қыздырылғаан металға қарағанда, сондай-ақ деформацияланған
құралдың тозуы екі есе көтеріліп (өсіп) бара жатыр. Дайындаманың беткі
қасиетін қабыршақ тәрізді нашарлатады.
Көміртек те тотығады, дайындаманың көміртексізденуіне әкеліп соғады.
Сонымен қатар төменгі температура металға үлкен әсерін тигізеді
(рекристаллизация температурасынан төмен емес). Суық құралдардың түйісуін
өңдеу салдарынан және қоршаңан ортаның жылулығын саралауда дайындаманың
суынуы нормадан асып кетуі мүмкін. Бұл металдың шытынауына және нығаюына
алып келеді егер өңдеуді төменгі шек температурасынан жоғары аяқтасақ, онда
ірі дәнді дайындаманың деформациялану құрылымын суынуы кезінде алуға
болады, ол машина бөлшектерінің соққыға беріктілігі (мықтылығы) төмендейді.
Температураның диапазонына қарамастан қызу жылдамдығы орнайды, қыздыру
құралдарының және басқа дайындама параметрлерінің уақытқы төзімділігі.
Әр түрлі қыздырғыш құралдар қолданылады, олар электрқыздырғыш құралдар
және қыздыру пештері деп жіктеледі.
Энеогия көздеріне байланысты пештер жалынды және электрлік деп
бөлінеді. Жалынды пештер, сұйық немнсе газ тәрізді отынмен жұмыс істейді,
олар камералық және әдістемелік деп жіктеледі. Камералық пештердің жұмыс
істеу аймағы бірқалыпты өыздырылады, ал әдістемелікте – пештің қызған
жағынан қызбаған жағына таралу бағыттары жоғарылайды.
Камералық пештер майда сериялы және ірі сериялы штамптау өндірісінде
қолданылады.
Электрлік пештердің қабырғаларына темір немесе корборундтық
электрқыздырғыштар орнатылады. Болаттан және түсті қоспалардан жасалған
дайындаманы қыздыру үшін электрпештері қолданылады.
Электрқыздырғыш құралдар индукцияланған және тү.йіскен болады.
Индукторлық токты өткізу кезінде айнымалы электрмагниттік жазықтықта
орналасқан құйынды токтарды дайындау п.б., дайындаманы қыздыруға алып
келеді. Қабыршақ тәрізді қыздырылу кезінде атмосфераға бейтарап газдар
таралады. Бұл қыздыру құралының түрі ірі сериялы өндіріс жағдайларында
пайдаланылады, жоғарғы (күшті) электр қондырғы салыстырмалы түрде қымбат
және әрбір бөлшектің түріне күрделі индукторларды жасау қажет.
Электрліктүйісу құралдарын қыздыруда үздіксіз қыздыруды жүзеге асыруға
болады (мысалы, екі қос айналмалы роликтер арасындағы шыбық). Жылудың
бөлінуі, үлкен токтың күшпен таралуы дайын заттың электр кедергілерін
иемдену арқылы жүреді.
Қыздыру құралдарын механикаландыру автоматттандыру кезінде үлкен
мағына береді. Оларды құралдармен анықтау және автоматтық жүйемен реттеу,
өнімділікті жоғарылату және өнімнің шығынын азайтуды қамтамасыз етіп,
өнімнің сапасын және еңбек жағдайларын жақсартады.
Ірі дайындама жасауда жалынды пешке әр түрлі құралдарды жинақтауда
және шығаруда қолданылады, ал есікті ашуға және жабуға – қосалқы механизмді
пайдаланады. Осылайша жылжымалы подтармен, айналмалы карусельдік подмен
адымдауыш конвейірлік шығыршықты үздіксіз подты пештер қолданылады.
Индукцияланған қыздырғыштардың механикаландырылған әдістемелік
әрекеттері өндірісте пайдаланылады. Екі және үшжылғалы қыздырғыштардың осы
түрі жоғарғы еңбек өнімділігін қамтамасыз етеді. Индукторларда айнымалы
орам санын орнатуда дайындаманы қыздыру уақытын 3 есе азайтады да жүрдек
бұйымдарды дайындауды қамтамасыз етеді.
4.Прокаттаудың маңызды процесі
Қысыммен өңдеудің ең көп таралған түрі прокаттак болып табылады.
11.4, а-в суретінде прокаттаудың схемасы көрсетілген. Металдың
көлемін, АВ доғасының арасынан қармап алып тастап, АА және ВВ жазықтығында
және жиектің шеткі қырларын деформациялану ошағы деп атайды.
Деформациялану деңгейін прокаттау кезінде негізгі көрсеткіш
процестерін сипаттайды.
Салыстырмалы сыну мына формуламен анықталады
ε = ∆Н Н0= ( Н˳- Нк ) Н˳,
мұндағы Н – абсолютті қысу; Н0 – бастапқы қалыңдық; Нк – соңғы
дайындама қалыңдығы.
Сорып шығару коэффициенті мынаған тең
µ = lk ∕ l0 =S0 ∕ Sk .
мұндағы lk – дайындаманың соңғы ұзындығы; l0 – бастапқы ұзындық; S0-
бастапқы және Sk- соңғы дайындаманың көлденең қимасының ауданы. Көлденеі
қимасының ауданын прокаттау кезінде µ дайындама әрқашан кішірейеді,
сондықтан өткелдегі сору коэффициенті 1,1 ... 1,6-ға тең.
Прокаттауды жүргізу мүмкіндігін металды дестилермен (волками) алу
шарттарымен анықтайды. Ол N жоспарланған күшімен және бастапқы Ғ күшінің
қалыпты дестиленген әрекетімен анықталуы дайындаманың дестиленуге және
горизанталь осінің Т үйкеліс күшіне де беріледі де, нәтижесінде теңсіздік
пайда болады
Nsinα ˂ Tcosα,
Т = f(N) болғандықтан, sinα ˂ fcosα немесе f ˃ tgα бола алады. Сонымен
қармау жағдайларына: дестилену арасында үйкеліс коэффициенті кезінде және
қармау бұрышының тангенсі дайындамада үлкен болуын, прокаттауға болады.
Прокаттаутау кезінде ірі дайындаманың максимал бұрышы 24 ... 300 құрайды,
ал металдың жапырағын және қиығын ыстықтай прокаттау 15 ...200 болса, онда
оның жапыраңын және майлы лентасын суықтай прокаттау 2 ... 100 аралығында
болады.
Бойлық – прокаттаудың негізгі бір түрі болып табылады, егер дайындама
көлденең және көлденең –бұрандалы болғанда дестилер осіне перпендикулярлы
орын ауыстырады.
1 бір жағына ауысуы айналу дестилері көлденең прокаттауды сипаттайды.
Дайындаманың 2, айналуы мен ауыстырылуы дестилер осін бойлай
деформациялайды.
Прокаттау көлденең –бұрандалы дестилер 1 бір – біріне бұрыш жасап
орналасады, дайындама деформациялану кезінде айналмалы қозғалыс береді
(11.4, в сурет).
5.Металл бұйымдарын көлемдік штампттау
Қыздырылған металдың дайындамасын штампылауды мәжбүрлеп қайта бөлудің
жүзеге асырылуы ыстық көлемді штамптау кезінде формасы құрылады. Еркін
металдардың ағыны штамп қуысының бетіне кедергі жасайды.
Бұл процесс өндірісте кең таралған еркін соғумен салыстырғанда ол аса
үлкен механикалық қасиеті штампыланған орауышты алуға мүмкіндік береді және
3 ... 4 реттік кіші қателіктерімен.
Дәл размері және штампыланған орауыштардың (поковок) жоғарғы
қасиеттері ГОСТ-пен регламенттеледі. Сонымен орауыштардың дәл квалитеті 8
... 11-ге сәйкес бола алады. Кейде басқа бөлшектердің жіктелуін сол жерде
ғана тегістейді.
Бұйымдарды прокаттау кезінде дайындаманы қыздырып штампттау қызмет
етіледі – квадраттық сұлбада, дөңгелек және тік бұрышты, қима сұлбасының
периодты қайталануы.
Дайындама үлгісін алу үшін бағалы штамп жасайды, оған нақты орауыш
жасау үшін қолданылады (еркін соғу, қайта штампылау).
Ыстық көлемді штамптау үшін бағалы штамп жасайды, оған нақты орауыш
дайындау үшін қолданылады. Штампты аса маңызды жағдайларда жұмыс істейді:
соққыға ұшырайды қатты қызуңа және тозуңа әсер етеді. Оларды дайындауда
арнайы болаттар қолданылады: 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНВ, 3Х2В8Ф, 6ХВГ, 7Х3 және т.б.
Ыстық штампылау 2 негізгі қасиетпен ажыратылады: ашық және жабық
штамптау.
Штампылау ашық штамптарда қабыршақтанған (заусенец) орауыштарын
ажырату штамптарының орнын алады. Һ3 саңылауы, негізгі металға шығу жолын
жабады, металдың бір бөлігі ағып шығады, толық толтыру штампын қамтамасыз
етеді. Бұл әдісте қателіктер болады: металл қабыршақтануын жоғалтуы,
қабыршақты кесу жөніндегі операцияларды енгізу, қосымша энергиялық
шығындар.
Жабық штамптарды штампылау тағы да безоблойной штампылау деп аталады.
Орауыштарды бұл жолмен алуды дайындама көлемімен және штамп қуысы теңдігі
кезінде пайдаланылады. Шағын және тұрақты штамптардың арасындағы саңылау,
сол себептен металл қабыршақтары пайда болады. Металдардың үнемдеуін жабық
штамптардың қалыптасуын қамтамасыз етеді және жан –жақты біркелкі емес соғу
есебінен материалдың аз иілгіштігін қайта өңдейді.
Мұздатып штамптаудың өнімділігі халық шаруашылығының әр түрлі
салаларында (облыстарында) және күнделікті тұрмыста қолданылады. Ол машина
жасауда ең кеңінен пайдаланылады, әсіресе автомобиль және трактор
құрылысында, тоқыма машиналары және ауыл шаруашылығында, аспапты жасауда,
электротехникалық өндірісте және т.б. бөлшектердің жасап шығарылу
номенклатурасы өте жоғары, олардың размерлері 1мм-ден бірнеше метрге дейін
өзгереді.
12-Дәріс
Созу, Соғу, Штамптау
Созу деп (әдетте суық кйүде) прокатталған немесе престелген
дайындамаларды көлденең қимасының ауданы дайындаманың көлденең қимасының
ауданынан кіші етіп матрица (волока) тесігінен өткізуді айтады (4.10 –
сурет б). Шыбықты тесіктен Р күшімен созғанда реакция күштеріпайда
болып дайындаманы қысады.
Қысу дәрежесі q = ;
Мұндағы мен өткендегі созылудың бастапқы және кейінгі көлденең
қималарының ауданы, ол өңделетін материалға байланысты болып, болат үшін
10-19%, түсті металдар үшін 36%-ке дейін болады. Үзіліп кетпеуі үшін
созылу кернеуі дайындама материалы беріктігі шегінің 0,6 мөлшерінен
артпау керек. Қажетті профильді етіп созу үшін дайындама біртіндеп
кіщірейе беретін көптеген тесіктерден өткізіледі. Суық пластикалық
деформация нәтижесінде металл беріктігі (тым қаттылығы) артады. Сол тым
қаттылық төмендетіп, созылғыштығын арттыру үшін аралық
рекристаллизациялық жасытады.
Әр түрлі болаттар мен түрлі түсті металдардан диаметрі 0,002-10мм сымдар,
әр түрлі профильдер (4.10 сурет а), диаметрі 3-150мм калибрленген
шыбықтар, диаметрі 500мм-ге дейін қабырғаларының қалыңдығы 0,1-10мм
аралығындағы тегіс, дәлдігі жоғары суықтай созылған құбырлар жасалады.
Созу аспабы қызметін матрица (волока) атқарады. Олар тұтас,
құрамалы және роликті болып келеді.
Тұтас волоканың тесігі 4 зонадан тұрады: майлау воронкасы 1(4.10-
сурет б), жұмыс конусы 2, калибрлеу белдеушесі 3 және шығу конусы 4.
Жұмыс конусының бұрышы деформацияланатын материалға байланысты 6-12°
болады. Матрицаның жұмыс бөлігі аспап болаттарынан, қатты қорытпалардан
және техникалық алмаздардан жасалады.
Созуды созу стандарына жасайды, сүйреу құрылғыларының жәрдемімен
дайындама матрица тесігінен өткізеледі. Созу стандары сүйреу
құрылғыларының (көбіне шынжырлы) қозғалысына қарай тік сызықты, мезгіл –
мезгіл қозғалысты және үздіксіз әрекетті (барабанды) болып бөлінеді.
Құбыр созудың екі тәсілі бар:
1) Оправкасыз құбырдың тек диаметрін (4.10 в) кемейту үшін;
2) Оправканы пайдаланып қатарынан диаметрі мен қабырғасының
қалыңдығынкемейту және фасонды құбыр жасау үшін (4.10-сурет г).
Мына 4.10-сурет а-те созу арқылы жасалатын өнім түрлері
келтірілген.
Соғу және оның жабдықтары
Еркін соғу
Еркін соғу процесінде өнделетін металдың беті тегіс, жылжымайиын
теске қойылып, жоғары жағынан жылжымалы үлкен балғамен соғылады. Нәтижеде
металл деформацияланып, жан-жаққа жайылып, өз пішінін өзгертеді. Соған
сәйкес металды өңдеудің бұл әдісін еркін соғу әдісі деп атайды.
Еркін соғу әдісімен алынған дайындамалар поковка деп аталады. Бұл
әдіспен алынатын поковкалар салмағы 150 грамнан 350 тоннаға дейін болады.
Ұсақ поковкалар пневматикалық және рессорлы-пружиналы балғалармен молот
өңделсе, орташа қарапайым және фасонды поковкаларды буауалық
паровоздушный молоттарда өңдейді. Өңдеудің басқа әдістеріне қарағанда
құю, жоңу, штаптау еркін соғудың кемістіктері мен артықшылықтары бар.
Кешіліктері:
1) еңбек өнімділігінің төмендігі;
2) дәлсіздеу болуы;
3) металдың молырақ шығын болуы;
Артықшылықтары:
1) металдың қасиеттерінің жоғары болуы;
2) қымбат технологиялық аспаптардың қажет болмауы;
3) жасалатын дайындамалардың поковканың салмағы, пішіні және өлшемі
жөнінде әмбебап болуы;
Еркін соғу процесі мынандай түрлерге бөлінеді:
отырғызуосадка,шеңбер бойлай созу немесе көлденең дайындаманы
ұзартураскатака, тік тесу немесе біршама тереңдету прошивка,
кесурубка, июгибка, айналдырып бұрузакручивание. Металдың
биіктігін бәсеңдету арқылы оның көлденең қимасының ауданын арттырулы
отырғызу деп атайды. Отырғызу дәрежесі к десек, ол
к = ;
Отырғызудың кез-келген моменттегі орташа диаметрі
d=d0
һ0 және d0- дайындаманың отырғызуға дейінгі биіктігі мен диаметрі.
һ және d- дайындаманың отырғызудан кейінгі биіктігі мен диаметрі.
Шеңбер бойымен созу дегеніміз темір тесігінің диаметрін ұлғайту ал
көлденең дайындаманы ұзарту дегеніміз отырғызуға кері жасалатын операция.
Мысалы, валдың диаметрі кемейіп ұзындығының артуы. Тік тесу дегеніміз
шеңберлідөңгелек дайындамадан бір бөлігін домалақ, квадратты немесе
фигуралы пробойниктер жәрдемімен жұлып алу. Біршама тереңдету – чертеж
өлшеміне сәйкес белгілі тереңдікке дейін тесікті кеңейту. Кесу дегеніміз
ұзартылған металды арнаулы кескіш құралдыңзубила жәрдемімен бірнеше
бөліктерге бөлу. Ию дегеніміз белгілі осьтен қажетті мөлшерге бұрып жаңа
пішін алу.
Айналдырып бұрау деп жалпы осьтен дайндаманың бір бөлігін екінші
бөлігіне қарағанда белгілі бұрышқа бұрып жаңа пішін беру. Нәтижесінде
металдың жарылутрещина мүмкін, сондықтан айналдырып бұрау 60-тан
аспауы қажет.
Соғу жабдықтары
Соғу жабдықтарына соғу молоттар мен гидравикалық престер жатады.
Молоттар дайындамаға динамикалық күшті аспапжоғары шаппа арқылы
түсіреді. Соғу процесінде молоттың деформациялануы 10-8 с уақыт ішінде,
ал деформациялау жылдамдығы 6-6,5 мс көрсеткіштермен қызмет атқаралы.
Бу-ауамен жұмыс істейтін және түрі көбірек қолданылады. Бу-ауа
молотында4.11-сурет жұмыс цилиндріне 5 0,7-0,9 МПа қысыммен бу немесе
ауа берілгенде бағыттауыш 7 арқылы жоғары шаппаға 11 бекітілген аспалы
балға 10 көтеріліп-түсіп тұрады. Будың берілуін золотник тетігі 4 реттеп
тұрады.
Рычаг 1 мен таратушы 2 арқылы золотникті 3 жоғары немесе төмен
қозғағанда цилиндрдің 5 жоғары немесе төменгі қуысына бу кіріп, шток 8
және аспалы балғамен 10 байланысқан поршеньді 6 қозғайды. Аспалы балға
төмен түскенде бу қысымымен поршеньнің жоғарғы бөлігінде қосымша күш
пайда болады. Жеке іргетасқа орналасқан темір іргетас плитасы –шабот 13-
ке төменгі шаппа 12 қозғалмайтын тіп орнатылған. Шаботтың массасы артқан
сайын құламалы бөліктерінің кинетикалық энергиясы дайындаманы
деформациялайтын энергияға айналады. Әдетте ол құламалы бөліктерден 15
есе көп болады.
Станина 9 бен шабот 13-тің бөлек іргетастарға орнатылуы шаппалармен
жұмыс атқаруының қызметін жеңілдетеді, молоттың тұлабойы тербетілуден
сақтағанымен шаппалар аралық параллельдікті сақтай алмайды. Бу-ауа
молоттарының құламалы бөліктерінің массасы 1-8 т өтіп жасалады.
Молоттың жетекті түріне пневматикалық молоттар жатады. Оларды
көтеріп-түсіретін поршеннің штогы молоттің аспалы балға қызметін қоса
атқарады, оған орналасқан жоғарғы шаппа қысымы 0,2-0,3 МПа ауа қысымымен
жұмыс істейді. Жеке электродвигательден кривошипті-шатунды механизммен
қозғалатын компрессордан ауа жұмыс цилиндріне барады. Жұмыс және
компрессорлы цилиндрлер жалпы станинаға орналасқан. Пневматикалық
молоттардың құламалы бөлігінің массасы 50-100 кг және ол ұсақ
поковкаларды20кг-ға дейін соғуда қолданылады.
Соғу үшін қолданылатын жабдықтар өңделетін металдар мен
қорытпаларды соғу режиміне, массасы, пішініне байланысты болады.
Жабдықтардың қуатын формулалармен, анықтама таблицалар жәрдемімен
белгілеуге болады.
Гидравикалық престердің молоттардан айырмашылығы олдайындамаға
статикалық әсер етеді.
Гидравикалық престе 4.12-сурет плунжер 6 жоғарғы шаппа 2
бекітілген жылжымалы траверсаны 3 қозғайды. Поковканы деформациялауға
қажетті күш құбыр 11 арқылы жұмыс цилиндрі 10-ға 20-30 МПа сұйықсу
эмульсиясы немесе минералды май қысымы арқылы беріледі. Плунжер 6
траверса 3 пен және поршеньдердің 8 көтергіші 9-ға орналасқан тартқыш 5
жәрдемімен көтеріледі. Төменгі шаппа 12 төменгі плита 1-ге бекітілген.
Төменгі 1 және жоғарғы қозғалмайтын плиталар траверса 3 қозғалатын төрт
бағыттауышы бағаналармен 4 жалғанған.
Гидравликалық престердің максималды күші 5-150 МН болып жасалады.
Олар ірі поковкаларды және созымдылығы төмен жоғары легірленген болаттар
мен түсті металдар қорытпаларын өңдеуде қолданылады. Жетек насостарының
орнына су насостары мультипликатор қолданылатын 30-60 МПа қысым
жасайтын престер де кеңінен қолданылады.
Ыстық көлемдік штамптау
Штамптаудың түрлері
Қабырғаларымен шектелген көлемде ішкі құрылысы мен пішіні
дайындамаға ұқсас металл қалыптарда қысым арқылы өңдеу штамптау деп
аталады. Штамптаудың өнімділігі еркін соғудың өнімділігінен бірнеше есе
жоғары.
Өңделінетін металдың күйіне байланысты штамптау процесі үш түрге
бөлінеді:
1) ыстық күйде көлемдік штамптау;
2) суық күйде көлемдік штамптау;
3) темір табақтарын штамптау.
Металды ыстық күйде штамптау
Қыздырылған дайындамаларды арнаулы штамптарда өңдеу арқылы
штампталған поковкалар алынады. Штамп дегеніміз екі бөлшектен тұратын
белгілі арналары болашақ детальға ұқсас металл қалып. Штамптың төменгі
бөлігі молоттың шаботына немесе престің плитасына бекітіледі. Ал екінші
жартысыбөлігі жоғары төмен қозғалып тұрады. Штамптың төменгі бөлігіне
қойылған материалды болат және түрлі түсті металдар мен олардың
қорытпалары оның жоғарғы бөлігімен соққанда ол штамптың ішкі кеңістігі
бойынша деформацияланып, пішіні штамптың кеңістігіне ұқсас деталь пайда
болады, материалдың артық бөлігі штамптың екібөлігінің қосылған жерінен
сығылып, сыртқа шығады. Ал егер материалдың көлемі штамптың ішкі
кеңістігінің көлемінен кем болса, онда детальдың толық кескіні жасалмай
жарамсыз детальға айналады.
Штамптардың ішкі арналары оның қарапайым пішінді немесе күрделі
пішінді детальдар жасауына қарай біреу және бірнеше болуы мүмкін.
Жабық штамптарда өңделетін металдың көлемі штамптың ішкі көлеміне
тең болмаса штамп жабылмай жарамсыз деталь шығады.
Штамптауды ашық және жабық штамптарда
жасайды. Ашық штамптарда штамптарда 4.13-сурет а қозғалмайтын және
қозғалатын бөліктерінің арасында саңылау қалдыралы. Сол саңылауға металл
ағып толтырады да, металдың негізгі бөлігін штамптың ішкі кеңістігін
толтыруға мәжбүр етеді.
Жабық штампта 4.13-сурет б өңдеу әдісінде металл қысылған
кезде штамптың қуысы жабық болады. Штамптың қозғалмайтын және қозғалып
тұратын бөліктерінің арасындағы саңылау тұрақты болады.
Штамптауды қажетті детальдың пішіні мен атқаратын қызметіне
қойылатын талаптарға қарай мына жабдықтарда өңдейді:
1. Иінді және гидравликалық престерде;
2. Шыңдалған темір балғамен молотта;
3. Көлденең соғу машиналарында.
Фасонды дайындамаларды штамптардың бірнеше дайындау жылғалары
жәрдемімен 4.14-сурет жасайды.
Көп жылғалы штамптардың жылғалары дайындау және штамптау жалғалары
бөлінеді. Фасонды пішін жасауға арналған дайындама жылғалары созу,
топтау, ию жылғаларынан және отырғызу аумағынан тұрады. Созу жылғасы 2
дайындаманың көлденең қимасын кемейту арқылы оның жеке учаскелерін ұзарту
үшін қажет. Таптау жылғасы 1 дайындама қимасының кейбір бөліктерін жалпы
ось бойынша жалпайту үшін, ал ию жылғасы 5 поковканы штамптағанда қажетті
бұрышқа ию мақсатында пайдаланылады. Поковканы штамптау кезінде оның
биіктігі мен диаметрі белгілі қалыпқа келтіру үшін отырғызу қажет болса,
штамп жазықтығында отырғызу аумағы болуы қажет.
Штамптау жылғаларына ақтық таза және бастапқы қара
еңдеужылғалары жатады. Таза жылға поковканы дәл және таза етіп өңдеу үшін
қажет. Қара жылға 4 дайындаманы алдын-ала поковканың пішініне ұқсас етіп
өңдеу үшін қажет.
Көпжылғалы штамптарда таза жылға 3 штамптың орталығына орналасады,
өйткені штамптау кезінде негізгі күш сонда түседі. Штамптың шет жағына
салмақ азырақ түсетін жылғалары орналасады.
Поковкаларды жобалау
Штамптау процесінде технологиялық схемасы негізінен жасалатын
дайындаманың пішіні мен өлшемдеріне сәйкес етіп жасалады. Деталь 4.15-
сурет а чертежімен поковка чертежі 4.15-сурет б,в,г жасалады. Мына
суретте поковканың чертежін жасау көрсетілген.
Поковканы ашық штампта жасағанда ең алдымен штамптың жоғарғы және
төменгі бөліктерінің беттесетін жазықтықтарды дұрыс анықтау қажет. Оны
штамптан поковка жеңіл шығарылатын өтіпжасау керек. Оны штамптан поковка
жеңіл шығарылатын өтіп жасау керек. Штамп арналары терең болмай, штамтың
екі бөлігі беттескенде жылжып кетпеуі керек.
Штамп арналары металдармен жақсы толу үшін және жоғарыда айтылғандай
поковканың шығарылуын жеңілдету мақсатында штамптау өңістері болуы шарт.
Штамптау өңістері механикалық өңдеу әдістеріне қосымша болғандықтан ол
металл шығынын арттырып, поковканың салмағы артта түседі. Штамп өңісі
арна тереңдігі мен күрделілігіне, штамптау жабдықтарына байланысты болат
поковкалары үшін 3-10° шамасында болады. Поковканың тыс беттері үшін
(штамптау өңістері α, ішкі беттерінің β өңісіне қарағанда төмендеу етіп
алынады). Поковканың барлық беттері радиуспен ұштасады. Бұл штамп
арналарын металмен дұрыс толтыруға және тез тозбауы мен сынбауын
қамтамасыз етеді. Ішкі радиустары R сыртқы радиустарына r қарағанда 3-4
есе үлкен жасалады. Әдетте сыртқы радиустары r – 1-6 мм аралығында
болады.
Жабық штампта штамптаудың поковка чертежін өзара перпендикуляр
жазықтықты етіп жасаудың ерекшелігі – мұнда артық металл жіберудің
қажеттілігі жоқ(4.15-сурет г).
Штамптау өңістері азмөлшерде немесе тіпті болмауы да мүмкін.
Ыстық көлемдік штамттаудың жабдықтары
Ыссы көлемдік штамптауды штамптау молоттарында, престерде көлденең –
соғу машиналарында өңдейді.
Штамптау молоттары әр түрлі пішінді поковкаларды негізінен ашық.
Көп жылғалы штамптарды жасауға арналады.
Штамптау молоттарының негізгі типіне құламалы бөліктерінің массасы
630-25000кг бу-ауа штамптау молоттары жатады. Жұмыс әрәкеттеріне қарай
олар бу-ауа соғу молоттарына ұқсас, тік конструкциялықөзгешелігі бар.
Станина 4 (4.16-сурет)және шабот 2 жалпы іргетас 1-ге орналасқан.
Станинаның тағандары шаботта орналасып, онымен болат пен серіппе арқылы
жалғанған. Шаботтың массасы құламалы бөлігінен 20-30 есе көп. Штамптың
жоғарғы бөлігі бекітілген аспалы балға 5 саңлауды реттейтін құрылғысы
бар таға бағыттаушылары 3 арқылы қозғалады. Штапттау молоттары педальды-
автоматтандырылған түрінде жұмыс істейді.егерде педаль 9 басылмаса, онда
аспалы балға штамп бөліктерінің аралығында200-300 мм саңылау қалдырып,
қайта – үдемелі қозғалады. Мұндай пайдасыз жүріс жасалу үшін қылыш тұстас
рычаг 8 аспалы балғаның жағдайына байланысты күш цилиндрі 6-ға берілетін
будың әсерінен золотник құрылғысы 7 арқылы атқарылып тұрады. Педаль 9-ды
басқанда аспалы балғаның қайта-қайта бұлғауы артып, штамптың үстіңгі
бөлігі дайындаманы қысады.
Гидравликалық, фрикционды және шаботсыз бу-ауа молоттары да кеңінен
қолданылады.шаботсыз молоттарда жылжымалы төменгі балға спалы балғамен
механикалық немесе гидравликалық байланысқан. Көбіне мұндай молоттарды
ірі поковкаларды жалғыз жылғалы штамптарда жасау үшін қолданылады.
Молоттарда поковкаларды штамптауда әдетте 3-5 соққанда-ақ дайын
болады. Соңғы соғылғанда штамптың екі бөлігі қапталуы керек. Құламалы
бөліктерінің салмағы 10000 кг болғанда 40-100 кг тең.
Көлемдік штамптауда винтті, фрикционды, гидравликалық және
кривошипті ыссы штамптау престері де қолданылады. Гидравликалық штамптау
престері құрылғысы жағынан соғу престерінен айырмашылығы жоқ. Жаншу күші
750нм-ге жетеді.
Көлденең ... 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