2.3 Қалыптастыру үрдісінің түрлері
2.3.1 Изостатикалық қалыптастыру. Изостатикалық дегеніміз жан-жақты қысу шарттарында эластикалық немесе деформациялану қабатында металл ұнтағын қалыптастыру. Егер қысу күшеюін сұық жасаса, ондай қалыптастыру гидростатикалық деп аталады, ал егер газ – газостатикалық.
Гидростатикалық пішіндеу кезінде ұнтақты резеңкеден немесе басқа икемді материалдаң жасалынған, қалындығы 0,1 мм ден 2 мм дейін қабықшаға орналастырады да гидростаттың жұмыс камерасына орналастырады. Бұл жұмыс камераны герметизациялау дан кейін сұйықпен қысымы жоғары сораппен қажетті қысымды жасайды. Бұл жағдайда қабықша бетімен ұнтақтың бөлшектері арасында үйкеліс болмайды, өйткені қабықша бетіне жабысып тұрған ұнтақ онымен бірге орын ауыстырады.
2.3.2 Ұнтақты илемдеу. Илемдеу әдісінің маңызы бір-біріне қарама-қарсы айналатын екі білік арасындағы саңылауға шанақтан ұнтақты беру болады. Ұнтақ және айналған біліктердің беттері арасындағы үйкеліс күштер көмегімен ұнтақ бұйымға баспаланады. Оның ұзындығы, жуандығы еніне қарағанда үлкенірек болады, ал беріктігі күйежентектеуге тасымалдау үшін жеткілікті. Илемдеу кезінде бастапқы материалдың көлемі азаяды, бірақ салмағы тұрақты болып сақталады. Жинақылық материалды илемдеу кезінде оның бастапқы және соңғы көлемі бірдей, оның ұнтақты илемдеуден айырмашылығы осы.
Ұнтақты біліктер арасындағы саңылауға берілуі еркін немесе қысым арқылы өтеді. Бірінші жағдайда ұнтақ ауырлық күші әсері арқылы беріледі, ал екінші жағдайда ұнтақ біліктер арасына еріксіз беріледі. Илемдеуді вертикаль немесе горизонталь жазықтарында өткізіледі, периодты шанақтарға ұнтақтың белгілі порциясын салады немесе үздіксіз ұнтақ шанаққа тұрақты беріледі.
а – жинақылық (құйылған) металл; б – ұнтақ; в – тік илемдеу; г – тік, ұнтақты гравитациялық берілуімен; д – көлденен, ұнтақты еріксіз берілуімен ; 1 – біліктер; 2 – ұнтаққа арналған шанақ; 3 – ұнтақ; R – білік радиусы; α – алу бұрышы; αр – илемдеу бұрышы; αш – ұнтақты беру бұрышы; H – құйылған металдың қалындығы немесе ұнтаққа арналған шанақтың ені; h – илемдеу қалындығы
18 Сурет – Илемдеу сұлбалары
Илемнің қалыңдығы мен тығыздығы ұнтақтың химиялық және гранулометриялық құрамына, оның бөлшектер формасына, шанақ конструкциясына, біліктерге ұнтақ қысымына, біліктер бетінің күйіне және олардың айналу жылдамдығына және т.б. факторларға байланысты.
Ұнтақты илемдеудің үш периодын ажыратады: бастапқы орналастырылмаған, орналастырылған және ақырғы стационарлықсыз.
Бірінші бастапқы орналастырылмаған периодта – илемнің қалыңдығы мен тығыздығы ауыспалы, өйткені деформациялану ауданың толтыратын ұнтақ тығыздығы биіктігі бойынша өзгереді. Екінші периодта біліктер арасынан шығатын илем тұрақты тығыздыққа, еніне, қалыңдығына ие болады. Илемнің ақырғы периодында орнақ біліктерінің босатылуымен байланысқан кері құбылыстар өтеді.
Қыздырылған ұнтақты илемдеу тиімді. Дайындаманы илемдеуден кейін әрекеті тұрақты пештерінде күйежентектейді. Кейбір жағдайларда күйежентектеуден кейін келесі күйежентектуемен бір немесе бір неше тығыздатқыш илемдеуді қолданылады.
Бірнеше әртүрлі металл немесе ұнтақтардың және қаңылтырлы металл бір уақытта ұнтақтарды илемдеу кезінде көп қабатты илем болып шығады. Вакуумда немесе инертті ортада ұнтақты илемдеу кең тараған, әсіресе химиялық белсенді металдардың ұнтақтары үшін (Ti, Ta, Zr және т.б.).
Құймакесекті илемдеумен салыстырғанда, ұнтақтан илемді алу үнемді: жабдықтың бағасы 20-50% төмен, металл қалдықтарының мөлшері азаяды, илемдеу сапасы жоғарлатуымен бірге эксплуатациялық шығыны және илемдеу цехтарын құрастыруының қиындығы қысқартылады.
2.3.3 Мундштукті қалыптастыру. Мундштукті деп ұнтақ пішінің және көлденен қима өлшемдерін анықтайтын тесік арқылы берілетін металл ұнтақты қалыптастыруды атайды. Алдынала металл ұнтағын пластификатормен (парафин, крахмал, поливинилді спирт, бакелит және т.б.) араластырады, оны (массасы бойынша) 6–10% алады. Материалды тесік арқылы қысып әперу жылдамдығы 2 ден 10 мм/с дейін құрайды. Аса жоғары баспалап шығару жылдамдығы кезінде біркелкіемес тығыздығы пайда болады, бүл күежентектеу кезінде біркелкіемес отыруға және шалыстыққа әкеліп соғады.
Мундштукті қалыптастырумен жаман баспаланатын материалдардан, сонын ішінде қиын балқитын металдардан, қатты қорытпалардан, керметтерден, әртүрлі қосылыстардан т.с.с. шыбықтарды, құбырларды, бұрыштарды және де басқа ұзындығы бойынша үлкен бұйымдарды жасау аса тиімді.
2.3.4 Шликерлі қалыптастыру. Шликерлі деп шликермен толтырылған металл ұнтағын қалыптастыруды атайды. Шликер дегеніміз сұйықтағы кеуекті ұнтақтың тұрақты суспензиясі, шликерден сұйықты алып тастауын қамтамасыз етеді. Осы кезде ұнтақтан дайндаманы алу үрдісі сыртқы күштер арқылысыз өтеді.
Шликерді дайындау үшін бөлшек өлшемдері 30–40 мкм дейін ұсақ ұнтақтар қолданылады, суда, спиртте немесе төрт хлорлы көміртекте қоспасы біртекті және де көп уақытта қабаттаспайды. Шликердегі қатты заттардың мөлшері 40–70% құрайды. Шликерде сонымен қатар кейбір қоспалар (дефлокулянттар) болады (қышқылдар немесе сілтілер, әртүрлі тұздар). Олар қатты бөлшектер жабысыуына жол бермейді. Шликерлі қалыптастыруға арналған пішінді гипстан, коррозияға төзімді болаттардан, күйежентектелген шыны ұнтағынан, пластиктан жасайды. Дайындаманы алу үшін шликерді бірінші пішінге құяды да содан кейін кейбір уақыттан сон одан құйып тастайды.
Пішіндеу механизмі қатты заттардың пішін қабырғаларына, оларға бағытталған сұйық ағыны әрекеті салдарынан, тұнбалауында негізделген. Бұл ағындар гипсті пішінге сұйықтын сіңіру нәтижесінде пайда болады.
Алынатын дайындамалардың қатынасты тығыздығы 60% дейін жете алады. Бөлшектер арасындағы байланыс негізінде олардың механикалық ілінісумен ескертілген.
Шликерлі қалыптастыру құбырларды, ыдыстарды және сфера тәріздес бұйымдарды және басқа тәсілдермен алуға қиын, әсіресе морт ұнтақ тәріздес материалдардан (карбидтерден, нитридтерден, силицидтерден, боридтерден және әртүрлі металдардың басқа химиялық қосылыстардан) басқа күрделі пішіндерді дайындауға мүмкіндік береді.
2.3.5 Динамикалық (импульсті) қалыптастыру. Бір секундтан аспайтын уақыт интервалында екпінді толқынымен өтетін тығыздалу кезіндегі металл ұнтақтың қалыптастыруы. Қазіргі уақытта ұнтақты металлургия тәжірибесіне келесі қадыр–қасиеттері арқасында кен еңгізіледі: баспақ–аспапқа шығындар минимумға дейін төмендетіледі, серпімді последействие болмайды немесе минимумға дейін келтіріледі, алынатын дайындаманың жоғары қатынасты тығыздығы (92–95%) қаматамасыз етіледі.
Осындай қалыптастырудың ең маңызды ерекшелігі тығыздалатын материалға жүктеме салу жоғары жылдамдығы (5–10 м/с жоғары) болады, осыған байланысты жие оны жоғары жылдамдықты қалыптастыру деп атайды. Энергия көзі ретінде қолданылады: жарылу заттар зарядының жарылысы, электродтар арқылы электр энергия разрядкасы кезінде пайда болған қарқындылығы жоғары екпінді толқыны, импульсті магнитті аланы, қысылған газ, діріл. Энергия көзіне тәуелді жарылысты, электрогидравликалық (электрогидродинамикалық), электромагнитті, пневмомеханикалық және дірілді қалыптастыру деп атайды.