ҚҰрылымдық материалдар технологиясы

5.1 Жұмыстың мақсаты

• 
  трминдер мен негізгі түсініктемелерді игеру;
  
• 
  есептеу әдістерімен танысу;
  
• 
  шығын шамасы мен өнімділік коэффициенттерін тәжірибе жүзінде анықтау.
  

5.2 Жабдықтар, айлабұйымдар мен құралдар

• 
  ток және кернеу схемаларымен жабдықталған пісіру орны;
  
• 
  секундомер;
  
• 
  сапалы электродтардың екі маркасы;
  
• 
  екі болат тілімшелер;
  
• 
  штангенциркуль;
  
• 
  сызғыш;
  
• 
  гірлер жинағы мен таразы;
  
• 
  сынаманы суытуға арналған шан;
  
• 
  металл сыпырғыш;
  
• 
  балға.
  

5.3 Теориялық мәліметтер

Электродтармен балқытып және балқытып қаптастырып пісіру кезінде электрод өзегі ретінде топтары мен маркалары кластарға жіктелген 2246-70 МСТ-қа сәйкес пісіру сымы пайдаланылады. МСТ үш топты қарастырады;

көміртекті – 5 марка;

легірленген – 23 марка;

жоғарылегірленген – 28 марка.

Пісіру электродтары келесідей негізгі талаптарға сай болу керек:

• 
  доғаның жануын тұрақты ұстау;
  
• 
  қажетті химиялық құрамдағы және қасиеттегі металл жігін алу;
  
• 
  электрод өзегінің және қаптамасының тынық және біргелкі балқуы;
  
• 
  жіктің қуыссыз, қождық кірмелерсіз жақсы қалыптасуы ж.т.б.;
  
• 
  жіктің суығаннан кейінгі беткі қабатындағы қождың оңай бөлінуі.
  

Қаптаманың құрамын пісіру тогінің тегі және полярлығы, кеңістіктің әр жағында пісіру мүмкіншілігі ж.т.б. сияқты электродтардың маңызы зор технологиялық сипаттамалары анықтайды.

Электродпен балқытудың технологиялық сипаттамасы экспериментті жолмен анықталып, электродтың қандай маркасымен пісіру өнімді және үнемді болатынына баға беріледі.

Электрдоғалы пісіру процесінің өнімділігіне келесі факторлар әсерін тигізеді: 1) пісіру тогі; 2) балқу коэффициенті, α_п; 3) балқытып қаптастыру коэффициенті α_н, әдетте α_п коэффициентінен төмен, себебі біразы күйіп, біразы шашырауының салдарынан электродтың балқыған металы түгел жікке енбейді.

Металдың күюі мен шашырауы, сонымен қатар балқу және балқытып қаптастыру коэффициенттерінің мөлшері пісіру тогіне байланысты. Токтың ұлғаюы доғаның температурасын көтереді, демек элетродтың балқу қарқыны мен химиялық реакциялардың жүруін шапшаңдатады. Сонымен, токтің ұлғаюы α_п және α_н коэффициенттері әртүрлі мөлшерге көтереді, себебі доғаның температурасының көтерілуі, пайда болатын газдардың көлемін ұлғайтады және олардың тамшыдағы қысымын көтереді, демек күю мен шашырау шығынын көтеруге әкеліп соғады.

α_п мен α_н мөлшеріне, күю мен шашырау шығынына, электродтың металы мен электродтың қаптамасындағы кірмелердің мөлшері, сонымен қатар электродтың өзегінің температурасы әсерін тигізеді. Пісіру басталғандағы электродтың металының балқу жылдамдығы төмен болады, бірақ одан өтетін токтағы джоуль жылулығы әсерінен қыза түсіп, оның балқу жылдамдығы екі есе немесе токтың тығыздығы елеулі болса, одан астам артады. Бұл кезде α_п және α_н көтеріледі, күю мен шашырау шығыны өзгере қоймайды. Балқытып қаптастыру мен жіктің сапасы жақсы болу үшін, электродтың бастапқы кездегі балқу жылдамдығы соңғы кездегі жылдамдығынан 30%-дан аспау керек.

Қалың қаптамамен сыланған электродтардың балқу коэффициенті жалаңаш және жұқа қаптамамен сыланған электродтармен салыстырғанда әжептәуір төмендейді, себебі доға жылуының біраз мөлшері балқытуға, булануға және қаптаманы жаюға жұмсалады, бірақ қаптаманың қалыңдығына α_п тікелей тәуелді емес.

Қалың қаптамамен сыланған электродтардың шығындық коэффициенті φ, жалаңаш электродтардың коэффициентімен салыстырғанда азайады, себебі, қаптаманың материалы булану кезінде өзімен қатар металл булары мен ұсақ тамшыларды жіктің ішіне ендіріп әкететін қосымша газ бөліп шығарады.

Қалың қаптамамен сыланған электродтардың балқытып қаптастыру коэффициенті α_н, қаптаманың құрамындағы металдық құраушылардың мөлшері басым түспеген жағдайларда балқу коэффициентінен әдетте төмен болады.

α_п және α_н коэффициенттеріне токтің полярлығы, қосылыс типі, жіктің кеңістіктегі орны әсерін тигізеді, пісіру тогінің тегі елеулі әсерін тигізе қоймайтындығы белгілі. Айнымалы токқа ауысқанда φ біразырақ төмендейді, бірақ өнімділігі өзгере қоймайды.

Электродтардың әртүрлі маркаларымен пісіру кезінде α_п, α_н және φ мағыналарының әртүрлі екені зерттеулер арқылы анықталған (шарттары бірдей жағдайда). Мұндай мәліметтерді анықтамалық әдебиеттерден алуға болады.

Балқу коэффициенті α_п бір ампер токқа 1 сағат ішінде неше грамм электродтың өзегі балқитынын көрсетеді, өлшем бірлігі г/А·сағ.

α_п коэффициентін экспериментті түрде анықтау үшін келесі формула қолданылады:
, г/А·сағ. (11)
мұнда G_п – электрод өзегінің балқыған металының салмағы, г;

J – пісіру тогі, А;

t – электродтың балқу уақыты, с.

Балқытып қаптастыру коэффициентін α_н балқытып қаптастыру өнімділігі сипаттайды, демек электродтағы қанша металл 1 сағат ішінде бір ампер токқа шаққанда жіктің ішіне өтетінін көрсетеді.

α_н коэффициентін экспериментті түрде анықтау үшін келесі формула қолданылады:
, г/А·сағ. (12)
мұнда G_н – жіктегі балқытып қаптастырылған металдың мөлшері, г;

J – пісіру тогі, А;

t – балқытып қаптастыру уақыты, с.

Пісіру процесі кезінде тотығудың, буланудың және шашыраудың салдарынан электродтағы металдың біраз бөлігі жіктің құрылуына қатыспайды. Мұндай шығындар келесі формула арқылы есептеліп шығын коэффициентімен φ ескеріледі:

Біздің өнеркәсіпте шығарылатын электродтардың сипаттамалары:

1) Балқытып қаптастырылған металдың мөлшерін анықтау: