2 Металл ұнтақтарын пішіндеу

Пішіндеу бұл технологиялық опреация, оның нәтижесінде металл ұнтақтары ұнтақ пішінін құрайды, яғни берілген пішініне, өлшемдеріне және тығыздығына ие болатын дене.

2.1 Ұнтақтарды дайындау

2.1.1 Жұмсарту. Жұмсарту ұнтақтардың илемділігін және баспалауын жоғарлату үшін қолданылады.

Жұмсартуға жие механикалық ұсақтатылуымен, электролизбен алынған ұнтақтарды ұсыратады. Әртүрлі қопаланған ұнтақтарды тазарту мақсатымен жұмсартуды қоспасы бар атмосферада өткізеді.

2.1.2 Топтастыру. Топтастыру дегеніміз бұл ұнтақтарды бөлшектер өлшемдері бойынша фракцияларға бөлінуі. Алынатын ұнтақ фракцияларының кейбірі келесі пайдалануына жарамсыз болады және қосымша өңдеуді талап етеді (іріктеу). Електік торһптастыру ең кең тараған. Бөлшектерінің өлшемдері 40 – 50 мкм фракциялары бойынша ұнтақтарды топтастыру ауалы сепаратор көмегімен өткізеді, олар ауыр бөлшектерін газ ағынынан ауырлық күші әсері арқылы айырады.

2.1.3 Қоспаларды дайындау. Араластыру – бұл химиялық және гранулометриялық құрамы әртүрлі металл ұнтақтарын немесе металл және металл емес ұнтақтарының біртекті механикалық қоспасын дайындау. Бұл ұнтақ бұйымдарын дайындау кезіндегі маңызды операцияларының бірі. Араласатын компоненттерді өлшеу үшін сауда немесе техникалықь таразылар қолданылады.

Компонеттерді үгіту кезіндегі пайданылатын шарлы диірмендерде механикалық араластыру ең кең тараған. Шарлы айналу диірмендерде ораластыру кезінде оңтайлы айналу жылдамдығы критикалық жылдамдығынан 20 – 40% құрайды.

Сыйымдылығы 200 – 500 литр және өнімділігі 50 – 350 кг/сағ екіконусты араластырғыштар кең қолданылады. Олардың араластыру ұзақтылығы 1 – 2 сағат. Жалпы жағдайда неғұрлым қоспаланатын компонентердің тығыздығы ұқсас болса, соғұрлым ұнтақтар қоспа көлеміндегі біркелкі бөлінуі онай да женіл болады. Тығыздық арасындағы үлкен айырмашылығы болған кезде компоненттер қабаттасады да араластыруы қиындатылады.

Араластыруды сұйық ортада жүргізу қолайлы (спирт, глицерин, бензин), бірақ техникалық үрдісі қиындатылуына қарай тиімсіз болып саналады.

2.2 Болат баспаққалыптарында баспалау

2.2.1 Жалпы заңдылықтар. Баспалау дегеніміз бұл қысым әсері арқылы баспаққалыпта металл ұнтақтарын пішіндеу. Баспаққалыптың қарапайым сұлбасы 15 суретте көрсетілшен.

Деформациялау нәтижесінде сусымалы ұнтақ дененің бастапқы көлемі азаяды да берілген пішініне, өлшемдеріне және қасиеттеріне ие болатын баспақша деп аталатын брикеттерге құрастырылады. Бастапқы көлемнің осындай өзгерісі жеке бөлшектердің деформациялану және ығысу нәтижесінде өтеді және ұнтақты баспаққалыпқа еркін себу кезінде пайда болатын бос орындарды толтыруымен байланысты, сонымен қатар аркалық эффект (биік қақпа эффекті) деп аталатын эффектке байланысты бөлшектер нығыздалады. Аркалық эффект – метал ұнтақта немесе баспақшада ең ірі бөлшектерінің өлшемдерінен үлкен кеуектердін пайда болуы.

1 – үстінгі сотан; 2 – ұяқалып; 3 – баспаланатын ұнтақ; 4 – астынғы сотан (төсеніш)

15 Сурет– Баспаққалып

Илемді металдар үшін бөлшектер деформациясы жоғары кернеулер пайда болуымен шектеледі. Морт материалдар жағдайларында деформация бөлшек беттеріндегі томпақтарында үгітілу мен қирауы байқалады.

Ұнтақтың тығыздалу үрдісі үш кезеңнен құрастырылған:

1) бөлшектер салыстырмалы еркін жақын орналасқан бос орындарын алады, біруақытта аркалар қирайды;

2) бөлшектер барынша тығыз жатады. Бөлшектер сығу едергісі жоғары және қасым өсуіне қарамай ұнтақ кейбір уақытта өз көлемін азайтпайды, себебі бөлшектер бірбіріне қатынасты қозғалмайды және тек қана серпімді деформациясына ие болады;

3) баспалау қысымы ұнтақты дененің сығу кедергісін превышает кезде бөлшектерлің илемді деформациясы пайла болады – тығыздау үрдісі.

Илемді деформациясы болмайтын морт материалдар үшін үшінші кезең болмайды және сәйкесінше қысым жоғарлау кезінде бөлшектер қирайды.

Нақты жағдайларда баспалау үрдісінде аталған кезеңдердің қабаттасуы болады.

Баспалау кезіндегі ұнтақ бөлшектерінің орын ауыстыруы ұяқалып қабырғаларына баспақша қысуына келтіреді, бұл қысым бүйір қысымы деп аталады.

Инертті майлаулар ұнтақты материалдың қасиеттеріне әсер етпейді. Майлаулар ретінде стеарин қышқылы, парафин, молибден дисульфидің, техникалық майлар, глицерин, камфора және т.б. қолданылады.Жие майлауды ацетон, бензин және де басқа ауада жеңіл таралатын органикалық орталардың ерітіндісі ретінде қолданылады. Ұнтаққа еңгізілетін май көлемі оның түйіршіктігіне байланысты. Белсенді майлау үшін түйіршіктілігі 100 – 200 мкм – 1 г, 1 кг ұнтаққа – 3 – 5 г, түйіршіктілігі 20 – 50 мкм.

Инертті майлауларды 0,5 – 1,5% ұнтақ массасынан алады.

Баспалаудан кейін брикетті баспаққалыптан алу үшін итеру қысымы деп аталатын күшті салу қажет. Сол баспалау күшеюіне пропорционал және сыртқы үйкеліс коэффициентінің мөлшеріне және ұнтақ материалының серпімді қасиеттеріне тәуелді. Әдетте итеру қысымы баспалау қысымынын 20 – 35% тең деп алынады.

Неғұрлым алынатын баспақша биіктігі және оның көлдеңен қимасы кіші болса соғұрлым итеру қысымының мөлшерін жоғарлайды.

Баспақшадан қысым алынғаннан кейін оның өздігінен өлшемдерін үлкейту, ұнтақтың тығыздалу үрдісінде пайда болған ішкі кернеу әсері нәтижесінен болады. Бұл құбылыс серпімді салдары деп аталады және баспаққалыптың ұяқалыбынан брикеті алынғаннан кейінде орын алады, кейде бірнеше күнге дейін де жетеді. Осыған байланысты дәлді сызықты өлшемдеріне ие болатын бұйымдарды дайындау кезде күйенжентектеу алдындағы сақтау мерзімі бірнеше сағаттан аспау керек. Серпімді салдарының мөлшері баспаланатын ұнтақтың сипаттамаларына (дисперсиялығы, бөлшектер бетінің күйі мен пішіні, тотық мөлшері, материалдың физикалық және механикалық қасиеттер), баспалау күшеюіне, майлауына, баспаққалыптың ұяқалыбының серпімді қасиеттеріне және де басқа факторларына тәуелді. Баспалау бағытында көлдеңен бағытынан гөрі серпімді салдары жоғары, себебі салынған баспалау күшеюі әрқашан іргелі қысымнан едәуір үлкен. Морт және қатты метал ұнтақтың брикеттеріне жұмсақ және илемді ұнтақтарының брикеттерінен гөрі серпімді салдары жоғары: бірдей баспалау күшеюі кезінде қатты материалдан жасалынған баспақшаның беріктігі төмен, және де серпімді деформациясы байқалады.

2.2.2 Баспалау тәжірибесі. Ұнтақты мөлшерлеу. Есептеу, мөлшерлеу және баспаққалып ұяқалыбына ұнтақ порциясын себу маңызды орын алады. Ұнтақ мөлшерін дұрыс тандау – берілген өлшемдері мен пішіні бойынша бұйымды даярлау негізгі шарттарының бірі болып табылады. Ұнтақ мөлшерін есептеу кезінде қолданылатын формула

(5)

мұндағы Q – ұнтақ мөлшері;

γ_k – кеуексіз (жиниқалық) материалдың

тығыздығы, г/см³;

V – күйежентектеуден кейін бұйымның көлемі,см³;

П – күежентектелген бұйымның нақты кеуектілігі, %;

К₁– баспаққалып бөлшектерін дұрыс дайындалуына

тәуелді және баспалау кезінде ұнтақ шығынын

есепке алатын коэффициент, 1,005–1,01;

К₂– тотықтыр қалпына келу және қоспалардың, соның

ішінде майлаудың жоғалу нәтижесінде

күйежентектеу кезіндегі баспақшаның

салмағының жоғалуын есепке алатын

коэффициент, 1,01–1,03.

Мөлшерлеуді (ұнтақты анықты порциясының бөлінуі) салмағы немесе көлемді тәсілмен орындайды, бұл баспалау жабдықтар түріне байланысты және қолды немесе автоматты мөлшерлегіштер көмегімен өткізіледі.

Қолды мөлшерлеу тек қана ірі аз сериялы бұйымдарды өндіру кезінде қолданылады. Осы жағдайда еңбек өнімділігін көтеру мақсатымен бір неше баспақшыларға қызмет атқаратын арнайы ұнтақты мөлшерлейтін жұмыскерді қабылдау қажет. Ұнтақты автоматты мөлшерлеу үшін конструкциясы әртүрлі мөлшерлегіштер қолданылады.

Көлемді мөлшерлеу кезінде қажетті ұнтақ мөлшерін арнайы өлшегішпен немесе анықты көлемге реттелген баспаққалыптың ұяқалып қуысын толтыру жолымен өлшейді.

а – ұяқалыпқа ұнтақты себу; б – баспалау; в – итеріп шығару; 1 – ұяқалып; 2, 3 – сотандар; 4 – баспақ плунжері; 5 – баспақ плитасы; 6 – баспаланатын ұнтақ; 7 – ұнтақты мөлшерлейтін құрылғының көректендіргіші

16 Сурет – Ұнтақты автоматты мөлшерлеу сұлбасы

Баспаққалыптар. Көбінесе ұнтақ металлургия өндірісінде қолданылатын баспаққалыптар конструкциясы бойынша күрделі және де аталған үш негізгі элементтерден әр түрлі қосымша бөлшектер мен құралдарға ие болады: бекіту бөлшектері, серіппелер, ұнтақты сеуіп салу және баспақшаны итері шығару үшін арналған құрылғылар, баспақшада тесіктері қалыптастыру үшін қолданылатын өзекшелер.

Алып-салынатын, стационарлы (тұрақты) және автоматты баспақтар үшін баспаққалыптарды ажыратады. Баспаққалып түрі мен конструкциясына қарамастан баспақшаның барлық бөлімдерінде біркелкі тығыздығын қамтамасыз ету қажет, ол берілген пішіні мен өлшемдеріне сәйкес болу міндет, оның итеріп шығарылуы қарапайым, конструкциясына сенімді және ұзақмерзімді болу керек. Баспақша крнсрукциясын анықтайтын алынатын бұйымның конфигурациясы мен өлшемдері болғандықтан ол пішіні бойынша максималды қарапайым болу керек. Неғұрлым бұйымның қиындық тобы жоғары, соғұрлым баспақ-құрал жабдықтар конструкциясы күрделі.

Баспаққалып бөлшектерін дайындау үшін аспапты және тозуға төзімді қоспаланған болаттар қолданылады. Ұяқалып жұмыс бетін жие хромдау, сульфидтеу және

Гидравликалық баспақтар. Гидравликалық баспақтың әрекеті Паскальдың гидростатикалық қысым заңында негізделген: сұйыққа берілетін сыртқы қысымы онымен жан-жаққа бірдей әперіледі. Ұнтақты металдарда жиі күшеюі 39,24 кН–нан 100 МН дейін үстіңгі қысымымен вертикаль баспақтар қолданылады. Төменгі қысымымен баспақтарда жұмыс цилиндрі астыңғы жағында орналасқан, үстіңгі плита тұрақты, ал баспақ үстелі жылжымалы.

Баспақ плунжерін жылжыту үшін жұмыс сұйығын қолданады (су, май немесе эмульсия), судын арзандығына қарамастан оны сирек қолданады, өйткені құбыр жүйесі мен баспақтың конструктивтік тораптарынын күшейтілген бұзылуына әкеліп соғады. Қысым пайда болу үшін май қолданылатын баспақтар кең тараған. Баспалау күшеюі горизонталь немесе вертикаль плунжер түрлі соғыштармен немесе ротациялық насостармен гидравликалық жүйеге әперілетін, қысымы жоғары (20 МПа немесе 32 МПа) немесе төменгі (0,8 МПа), жұмыс сұйығымен жасалынады.

1 – жұмыс плунжеры; 2 – жұмыс цилиндрі; 3 – үстел; 4 – жылжымалы плита; 5 – тұрақты көлденен жақтау; 6 – колонна; 7 – гайка; 8 – итеріп шығарушы цилиндр; 9 – итеріп шығарушы плунжер; 10 – кері әрекет цилиндрі; 11 – кері әрекет цилиндрінің плунжері

17 Сурет – Гидравликалық баспақтың сұлбасы

Баспақ күшеюінің номинал мөлшері формула арқылы анықталады:

(6)

мұндағы - сұйықтың жұмыс қысымы, МПа;

- баспақ плунжерінің диаметрі, см.

Баспалаудың манометрлік қысымы:

(7)

мұндағы – баспалау қысымы;

–баспақшаның көлдеңен қимасының ауданы;

–баспақ плунжерінің көлдеңен қимасының ауданы.

Механикалық баспақтар. Ұнтақты металлургияда кең қолданылатын баспақ – автоматтарды жетек түрі бойынша қосиінді, жұдырықты және фрикционды баспақтарға бөледі. Бұл баспақтардың номинал күшеюі 98,1 ден бастап 981 кН дейін.

Әрекеті қарапайым қосиінді баспақтарда жұмыс қысымын қосиінмен тікелей байланысқан сырғақ-сотан жасайды.

Қосиінді–шатунды механизмнің айналмалы қозғалысы электрқозғағыштан тісті немесе қайысты бір немесе көпсатылы жетек арқылы іске асырылады. Максималды өнімділігі 50 баспақша минутына (әдетте 5 – 10), бұл минутына 5 – 50 жүріс құрайтын баспақтың жұмыс жылдамдығына тәуелді.

Баспалау кезіндегі ақау түрлері. Ақаудың ең кең тараған түрі қабаттану болып табылады. Қабаттану – бұл баспақша бүтіндігін бұзатын көлдеңен немесе диагональ сызаттар. Олардың пайда болуы баспаққалыпты ұяқалыптан итеріп шығару кезінде екі қарама–қарсы үрдіс өтуімен түсіндіріледі: ұяқалыптан шығатын брикет пен оның алдындағы қысылған ұяқалыптың кеңейтілуі. Сонымен қатар сызаттар пайда болу себептері ретінде технологиялық факторлар және баспақ-қалып пен ұнтақ бұйымдарын құрастыру кезіндегі қателер болады.

Баспалау кезінде баспақшаның жеке орындарында жиі тығыздықтың біркелкісіздігі мен баспаланғаны байқалады. Бұл баспаққалып көлемі бойынша ұнтақтың біркелкісіз таратылуымен, төменгі баспалау күшімен немесе тірекке дейін баспалау кезінде төмендетілуімен түсіндіріледі. Ұнтақтың қаттылығы жоғарлау жағдайында серпінді кейінгі әрекет артуымен, баспаққалыптың дұрыс емес өлшемдері немесе конструкциясымен, ұнтақты мөлшерлеу дәлсіздігімен немесе баспалау тәртібін бұзуымен байланысқан өлшемдері бойынша ақау пайда болуы мүмкін.

Ұяқалыптың көтермелері баспақша бетіндегі көп санды кескенділермен пайда болуына әкеліп соғады, ал сотанның жұмыс бетін сапасыз өңдеу – баспақша бүйіріндегі, әсіресе жиектерінде сынақ пайда болуына әкеледі.

Ақау пайда болу кезінде оның пайда болу себептерін анықтап, оларды жою шараларын қолдану қажет. Баспалау кезіндегі ақау 2-3% құрайды. Көп жағдайда, бірақ әрқашан емес, ақаулы баспақшалар лайықты ұсақтату мен үгітуден кейін өндіріске қайта оралады. Осында алынатын ұнтақ кейде кішірек порцияларымен бастапқы материалға қосылады.

Баспалаушының міндеттері. Жұмыс алдында баспақшаларды салу үшін қажетті ыдыс, баспақ және баспаққалып сүрту үшін шүберек, май және басқа материалдармен құрал-саймандар болу қажет. Баспақта жұмыс істеу тек қана мастер немесе жөндеушінің лайықты нұсқаулықтардан кейін рұқсат беріледі. Баспалаушы бірінші бөлшектерді жөндеуші көзінше баспалау қажет.

Баспалаушы бұйымды әр түрлі баспақтарда баспалау істеу білуі тиіс, сәйкесінше баспақ құрал-сайманды қолдану, ұнтақты мөлшерлеу, ақау себептерін анықтау және оларды жою шараларын қолдану, өлшеу құралдарымен пайдалану және т.б. істеу болып табылады.