Конспект лекций Мамандық: 6М071200 «Машинажасау» Мамандандырылуы «Машинажасау технологиясы» Академиялық дәрежесі Магистр

Білім және ғылым образования и науки

министрлігі Республики Казахстан
Д. Серікбаев атындағы ВКГТУ

ШҚМТУ им. Д. Серикбаева

МЖжК факультет деканы

___________М.В.Дудкин

___________________2014 ж.

Дәрістер конспектісі

Конспект лекций

Мамандық: 6М071200 «Машинажасау»

Мамандандырылуы «Машинажасау технологиясы»

Академиялық дәрежесі Магистр

Оқыту түрі күндізгі

Өскемен

Усть-Каменогорск

Дәрістер конспектісі «Машина жасау және құрылымдық материалдар технологиясы» кафедрасында Мемлекеттік жалпыға міндетті білім стандарты негізінде 6М071200 «Машинажасау» мамандығының магистрлеріне жасалынған.

«Машина жасау және ҚМТ» кафедрасы отырысында қарастырылған

Дайындаған Г. Бицоев

Нормоконтролер Т. Тютюнькова

Мазмұны
Кіріспе....................................................................................................4

1. Берилли оксиді мен ұнтақтың қасиеті ....................................................6

2. Берилли оксиді мен ұнтақты өндірудің технологиялық процесі.......................................................................................................7

3. Берилли оксидінен бұйымдарды қалыптастыру...................................10

4. Керамикалық бұйымдарды термиялық өңдеу.......................................18

5. Керамикалық бұйымдарды механикалық өңдеу...................................21

6. Берилли оксидінен керамикалық бұйымдарды металдандыру..........................................................................................23

7. Берилли оксидінен керамикалық бұйымдарды никельдеу.................................................................................................27

Кіріспе
“Керамика” сөзі гректің “Керамос” деген сөзінен шыққан. Тұрмыста қолданатын “саз балшықтан” жасалған ыдыс-аяқ бұйымдарын жасауда қолданған. Ғылым мен ғылыми технология дамуымен керамикалык бұйымдар тек қана саз балшық емес, үлкен материялдық ауқымды қамтыды. Керамикалық бұйымдарды қолданылуына қарай келесідей классификациялауға болады:

1. 
   160ºС мен 10^-9-10^-10 мм сын. бағ. қысымға дейін будың төмен майысқақтығы мен төмен газ шығару қасиетін сақтау керек. Ескертетін жағдай аз мөлшерде болса да катодты улаушы және электрөткізгіштік қасиеті бар заттың булануына жол бермеу керек.
   
2. 
   Ауа, гелий, сутек, аргон, оттек сиякты заттарға қатысты 800^о-1000^оС температура аралығында газөткізгіштігі төмен болу керек.
   
3. 
   500-700^оС температура мен аса жоғары жиілікте диэлектрлік жоғалтулар минималды болуы керек.
   
4. 
   Әртүрлі ортада (ауа, вакуум, сұйық диэлектрлі орта) электрлі төзімділігі жоғары болу керек, тек қана тұрақты емес сонымен қоса айнымалы қуатта.
   
5. 
   Жоғары және бөлме температурасында механикалық төзімділігі жоғары болу керек.
   
6. 
   Жоғары жылуөткізгіштік.
   
7. 
   Жоғары температуралы градиентті ұстау қабілет(іжергілкті кызу) және коп мөлшерде термиялық соққыны көтеру(температураның тез өзгеруі).
   

1. Үлестік салмақ – материялдың бірлік көлемдік салмағы немесе пинкометрлі салмақ

2. Тығыздық – материялдың көлемдік салмағы

Пк= Р,г/см³,

V

Практикалық П_отн=Р_общ. %

Осыдан құрғақ заттын салмағы өлшенеді.

Есептегенде W= Oм – Рсух · 100%

Р сух
4. Моос бойынша қаттылық.

Қаттылық – материялдың беткі қабатының жергілікті деформацияға қарсыласуы. Қаттылық шкаласы алғаш рет 19ғ. басында ұсынылған.

Моос бойынша қаттылық шкаласы келесі 10 минералды өсу реті бойынша көрсетеді.

1-Тальк

2-Гипс

4-Флюорит

5-Апатит

6-Далалық шпат

7-Кварц

8-Топаз

10-Алмаз

Барлық қатты заттар кызыған кезде үлкею қасиетіне ие. Бұл қасиетті бағалау және сипаттау үшін сызықты термиялық кеңею коэффициенті ұғымы енгізіледі.

6. Жылуөткізгіштік – АСЖ аспабымен жұмыс кезінде жылуды алу үшін маңызды.

7. Сығылу мен иілуге төзімділік бөлшектерді монтаждау кезінде күшейтуді сипаттайтын шама.

Керамика өндіру үшін қолданылатын берилли оксиді ұнтағына қойылатын талаптар ТУ 95-143-64 көрсетілген.

Онда оксид қоспаларының құрамы, бөлшектердің көлемі көрсетілген.

БериллИ - 3 ВеО· Al₂O₃·SiO₂

tm-1410 ºС

Берилли оксидін алатын негізгі руда – барилл деп аталады.

3 ВеО· Al₂O₃·SiO₂. Күрделі технологиялық циклдың соңғы өнімі берилли гидрооксиді Ве(ОН)₂. Оның құрамында берилли оксидінің көп мөлшері бар. Негізінен Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂ сондықтан ол қайта тазартудан және кристализациядан өтеді.
Тазалаудың бірнеше әдісі бар, олар карбонатты, гидроксидті, ацетатты, сульфатты.

ТУ 95-143-94-тен үзінді.

Қоспалы оксидтердің суммарлық қоспасы 0,5 % дан аспауы керек.

Сеппелі тығыздық – 0,5-1,5г/см³;

Үлестік беті – 0,5-1,5 см²/г;

Бұл ТУ бойынша ұнтақ УМЗ-ға жеткізілген.

Қымбат ұнтақ пен УМЗ-дағы ушыққан жағдайдан кейін В-2 типті берилли оксидті қалдықтардан құралған участок пайда болды.

Осы жағдайдан кейін берилли оксиді ұнтағы қалдығынан бұйымдар жасайтын технология салынды.

1. Таза қалдықтарды өңдеу.

Сұлба түрінде былай көрсетуге болады:

1-диірменде ұсату-0,315 МВР-400;

2-Вибродиірменде темір шармен ұнтақтау-0,045

тиеу; шар-материал-4:1:2

3-қадагалау 0,045→ +ұнтақтауға фракция

-фракция ұнтақтау уақыты

↓

Темір түйіршіктерінен химиялық тазалау

10%max

t=60-80 ºС араластыру уақыты 0,5-1 сағ.

12-24 сағат бойына суыту,сұйық бөлігінің толық жарықтанғанша

↓

Сұйықты деконтациялау

Ауыз сумен немесе дистильденген сумен 5 қайтара толық жарықтанғанша шаю.

Суспензия тезірек бөліну үшін ПАВ қосады-полакримиль 0,1% ерітіндінің 1 литрі 1000 литр суспензияға. Бұл шаманың өзі ұсақ бөлшектерді коагуляциялауға және тез тұндыруға жеткілікті.

Fe³ мен Cl – дан шайылғаннан кейін суспензия арнайы ыдысқа құйылып алып аз булану үшін сүзіледі. Сүзгіден кейін ыдысты кептіруге Г-50 пешіне 450-500 ºС қояды.

Алынған ұнтақтан құрамындағы Mn, Ni, Fe, Ca, Si, Mg, Cu, Al, Zn, Cr, Na мөлшерін анықтау үшін сынама алынады. Олардын шамасы 0,5% - дан аспауы керек. Жақсы өңдеу кезінде қоспалар мөлшеі бұданда төмен болады,яғни биз керамиканың сипаттамасын жақсартып болашақ ластанудың алдын аламыз. Ұнтақтын себілмелі салмағы 0,5 г/см³ кем болмауы тиіс,үлестік беті 0,6-1,5 м²/г(6000-15000 см²/г).

2. Құрғақ бұйымдардан ұнтақ алғаннан шликерлі қалдықты өңдеу айырмашылығы оны алдымен қолмен бұзғаннан кейін 500-700 ºС теипературада жалғауларды жағады, жалғауларды жаққаннан соң корж пайда болады. Олар Вибродиірменде темір шармен ұсатыладыда ары қарай тұзды қышқылмен химиялық өңдеу, шайылу, сүзілу, кептіру, резина шар мен футеровка жасайды.

3. Қалдықтардың 3-ші түрі –бұл механикалық өңдеуден қалған суыған суда қалған қалдықтар.
3 БЕРИЛЛИ ОКСИДІ ҰНТАҒЫНАН БҰЙЫМДАРДЫ ҚАЛЫПТАСТЫРУ
Бұйым қалыптастырудың ідістері:

1. 
   жартылай құрғақ сығу;
   
2. 
   пластикалық, жартылайпластикалық қалыптау;
   
3. 
   гипстық қалыпқа құю;
   
4. 
   шликерден термопласты жалғауға құю;
   
5. 
   пленканы құю;
   
6. 
   ыстық сығымдау.
   

1. 
   Жартылай құрғақ сығу.
   

Көп материялдар зерттеліп, соның ішінен келесілері таңдалып алынды:

1. арзан әрі қолжетімді материял;

2. жақсы жалғау қасиеті;

3. жақсы булану қасиеті.

Біздің жағдайда жалғау ретінде поливинилді спирт алынды, ақ, қатты және бөлме температурасында тығыздығы 1,29-1,3 г/см³.

Ұнтақты сығуға дайындау

Қолмен. Н – 4 немесе В – 2 ұнтағының керек мөлшерін алып жалғайтын ерітіндімен араластыру (мөлшермен ұнтақтың 8-10%). Массасының тұрақтануы үшін 0,63 мм ситомен 3 қайтара жуылады.

Сығу процесіндегі жөндеуге жарамсыз бұйымдар мен деффектілер.

Айтып кеткенініміздей бұйымды қалыптастыру арнайы d :h ≤5÷10 көлемдегі қалыпқа құйылады. Бұл қалыпта қысым шетіне қарағанда ортасына көбірек түседі де біркелкілік болмайды.

Ескі желатинді жалғауды қолданған кезде міндетті түрде дақтар пайда болады.




1. 2.


Шликерлы құйма

Литейлы жүйені, ыстық құйманың үрдісі бойынша, қолданылатың литейлы жүйемен қатты материалдың (дисперлы фаза) және техникалық будың (дисперсиалды жүйе) ұнтағынан алынған құрамаларды дисперсиалды жүйе деп атайды. Литейлы жүйе температураның котерілгенде еріп, суығанда қату қасиеттеріне ие.

Технологиялық буда жүйенің қажетті технологиялық сипатың қамтамасыздандыру үшін, уақытша кіргізілетің зат болып табылады, оның мақсаты ұңтақпен рәсімдеу мүмкіндігін жасау.

Ақырында бұл жүйеде таза технологиялар шығады, сондықтан оны технологиялық деп атайды.

Литейлы жүйенің (шликерлар) білігіне ие болып, қажетті және сырттың сипаттарын ұнтақтың көтеріңкі қызуларында.

Шликерды дайындау

Шликерды дайындау кезіңде, оны біз қалай дайындасақ та, ең бастысы қойылатың шарты алғашқы партиядағы шликерларды ластап алмау болып келеді. Айрықша сол жабдықтың дайындығы «Алунд» араластырғышпен дірілреактор ВР-15, ВР-60 немесе басқа түрлер. Дайындыққа не кіреді? Ол ең бастысы шликер қалдықтарынан ұқыпты тазалау.

Кейін араластырылып және вакумнан 60 мин өткеннен кейін сынамалар алынады, олар:

1. 
   Шликер тұтқырлығы
   
2. 
   Шығындар
   
3. 
   Литейлі зейін
   

4 ҚҰЙЫЛМАЛЫ КЕРАМИКАЛЫҚ БҰЙЫМДАРДЫ ТЕРМИЯЛЫҚ ӨҢДЕУ

Парафин негізінде технологиялық бір тізбекте буға айналуы 110-120ºС температурадан басталады.

Қыздыру кезіндегі көлемдік өзгерістер мынадан тұрады

1) қатты күйдегі құйманың кеңеюі;

2) еру кезінде көлемнің үлкеюі;

3) күйдің кеңеюі;

4) сұйық күйден газ тәрізді күйге ауысқанда кеңеюі.

Бір тізбектікті жойған кезде көлемдік өзгерістердің әсерін дұрыс есептемеу жартылай өнімде спецификалық ақаулардың пайда болуына әкеп соғады: кебуге, қатпарлануға және т.б..

Сол себепті бұл температураларда өте ақырын температура көтеріледі және массадағы бүкіл өнімнің бірқалыпты қызуы үшін тұрақтандыру жасалады. Сонымен қатар, бұйым қабырғасының қалыңдығы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым тұрақты ұстау ұзағырақ болу керек. Сондықтан температураның көтерілу қисығы бірнеше ауданнан тұру керек.

1. – жартылай өнімді еру температурасына (80-100ºС) дейін қыздырып, қыздыруға және бөлшектің бүкіл көлемі бойымен еруге жеткілікті температурада ұстап тұру;

2. – сұйық күйде (өте төмен температурада) және булануда (100-300ºС) миграция есебінен связканың жеңіл фракциясын жою.

3. – связка қалдықтарын жағу (300-600ºС);

4. – пісуге дейін бұйымды қыздыру (600-900º - (1200ºС)

τ

2. Егер біз арнайы айла-тәсілсіз бөлшектерді жай ғана қыздырсақ, онда нәтижесінде қандай температурада қыздырсақ та, біз шликер шалшығын аламыз. Сол себепті құйманы міндетті түрде адсорбент құйындысына орналастырамыз.

5 КЕРАМИКАЛЫҚ ДАЙЫНДАМАЛАРДЫ МЕХАНИКАЛЫҚ ӨҢДЕУ

Металл өңдеуде және металл өңдейтін станоктарда қолданылатын шлифтеудің барлық түрлері қолданылады – бұл:

• 
  Пластиналардың барлық түрлерін беткейлік шлифтеу, дисктерді беткейі бойынша, пластиналарды торцовка;
  
• 
  Дөңгелек шлифтеу кескіш ұстағышта кескіштің орнына шлифтік басы орналасатын дөңгелек шлифті станокта немесе токарлы станоктағы арнайы құрылғыда;
  
• 
  Ішінен шлифтеу ішкі шлифтеу станогында;
  

Шлифтеудің барлық түрлеріндегі негізгі талаптар қатты жүйені қамтамасыз ету, «СПИД» - Станок –Құрылғы-Құрал –Бөлшек, сондықтан шлифтеуге кірісер алдында бұл жүйені міндетті түрде тексеру керек.

Әрбір станок ГОСТ 13135 бойынша белгілі бір уақытта станок құжатында көрсетілген параметрлеріне сай болуы үшін сыналады.

Құрылғы. Бөлшектің барлық түріне дерлік құрылғылар жинағы жобаланады және дайындалады: бекіту үшін, тік немесе көлденең жазықтықта қажетті бұрышқа бұру үшін, әртүрлі бағыттаушылар және т.б..

Құрал - керамикалық бөлшектерді шлифтеудің барлық түрлерінде, өңдеу кезінде құралмен кескенде белгілі бір өлшемді алмаз дәндерінің көптеген түрлері болатын әртүрлі конфигурациялы алмазды топ пайда болады.

Бөлшек – қатты немесе клинде, немесе патрон жұдырығында, немесе зақымдануын болдырмайтын арнайы құрылғыда бекітілу керек.
6 КЕРАМИКАЛЫҚ БҰЙЫМДАРДЫ МЕТАЛДАУ
КЕРАМИКАНЫ МЕТАЛДАУ ЖӘНЕ ПАЙКІЛЕУ (қатты дәнекермен) 30 жылдардың ортасында басталды.

Металдау әдісінің мәні қалыпқа келетін ортада Fe, Mn қосып, керамика бетіне Мо, W немесе Rо тұратын ауыр жанатын ұнтақ қабатын жағудан тұрады. Металл жабынын дәнекермен жапсырып етуін және атмосфералық әсерден қорғауын жақсарту үшін оған никель қабаты жағылады.

Тәжірибе кезінде құрамына алты негізгі операция кіретін керамиканы металдандырудың технологиялық сұлбасы жиірек қолданылады:

• 
  Металл ұнтағы мен кіретін қоспаларды ұнтақтау;
  
• 
  Металлизационды паста дайындау;
  
• 
  Металлизационды пастаны керамикалық бұйымға жағу;
  
• 
  Металлизационды жабынды жағу;
  
• 
  Металлизационды бөлшектер қабатына екінші қабатты жағу; (никелдеу, бөлшекті темірлендіру).
  

Берілген материалдарға қойылатын негізгі талаптар: Мо, Fe Mn, минерализатор меншікті беткеймен сипатталатын оның кесектігі болып табылады.

Сондықтан Мо үшін меншікті беткей 0,28-0,35 м²/г болу керек, ал шыны үшін 11 м²/г-нан аз болмау керек, Fe Mn үшін 0,7 м²/г-нан (7000 см²/г ) кем болмау керек.

Ұнтақты ұсақтағаннан кейін кептіріледі және сито 0045 арқылы сүртіледі және берік жабылған тарада сақталады.

Ұнтақ Мо жеткізу жағдайында қолданылады, себебі ұнтақтау кезінде бөлшектерді агрегаттауға жабысу болады.

Пасталарды дайындау

Трафаретті баспа үшін – 13,8%±0,2% мөлшерде циатим, ланолин негізінде шихта мен тізбек қолданылады, болат барабанда болат стерженьмен 48-72 сағат араластырылады. Паста қыздырылған күйінде араластыру кезінде механикалы ұсталған ауаның көпіршіктерін жою үшін вакуумдалады.

Қылқаламмен жағу және айналу денелері үшін.

100 гр. шихта үшін 50-60 мл. биндер қолданады. Араластыру барабанда (болатты) 2 сағат бойы жүргізіледі. Бір ауысым аралығында жұмысқа қажетті мөлшердегі паста шыны бюксқа құйылады.

Закоротка мен пленканы жағу үшін:

Шихта – 160-53-3%,

Сополимер ВБМ – 27,2%;

Дибутилфталат – 6%;

Ацетон - 5,5-6%;

Изоамилацеталат - 7-7,5 %.

Коллоксилинмен жұмыс өте абай түрде жүргізілуі керек, себебі коллоксилин (нитроцеллюлоза) жарылғыш зат болып келеді. Соққы кезінде, үйкеліс кезінде жарылады.

Жағу әдістері.

1. Ең қарапайым – кисточкамен жағу. Бұл универсалды әдіс, онымен әртүрлі конфигурациялы бөлшектерді металдандыруға болады, бірақ келесі кемшіліктерге ие:

- өнімділігі аз: қозғалмалы емес бөлшектерге жаққан кезде бір ауысымда 60-70 бөлшек;

- тұтқырлықты сақтау мақсатымен изоамилацетатпен біріктіруді және араластыруды қажет етеді.

2. Пульверизация

Әдістің артықшылықтарының бірі қалыңдығы бойынша жеткілікті бірқалыпты қабаттарды алу болып табылады.

Кемшіліктері: қорғаушы жақтауларды дайындау қиыншылығы, металдандырылған пастаның көп шығыны, дайындық жұмыстарына уақыттың көп мөлшерде кетуі.

3. Роликтің көмегімен пастаны жағу.

Конус формалы жағылатын қабаттың біркелкілігі. Цилиндрлік беткейлерді

шашыраңқы ±3мкм.

Пастаны қолданудың жоғары коэффициенттілігі.

Жабын қалыңдығы жабылатын бұйымның диаметріне байланысты

4. Салу мен сүңгіту әдісімен жағу

5. Салу әдісі.

6. Пленкалы металлизация.

7. Сеткография әдісі.

Жақсы автоматтандырылады, бірақ қиыншылығы фотолитография принципін қолданып, фотошаблонда химиялық фрезерлеу әдісімен жасалатын сеткотрафарет жасауда болып табылады.

7 НикелДЕУ

Электролит құрамы: Ni SO4 · 7H2O -290-330 г/л

Ni Cl2 · 6 H2O -35-55 г/л

Борлы қышқыл – 25-45г/л

рН – 4,2-4,8 ток тығыздығы 0,5-1а/дм²

τ - 10-20мин t-18-25 мин

Никельдің тұндыру үрдісіне кері әсерді қоспадағы сым мен темір жаман қосындылары әсер етеді. Сондықтан олардың құрамын қадағалайды. Рұқсат етілген құрам:

• 
  Темір 0,1г/л-ден артық емес
  
• 
  Сым 0,02г/л-ден артық емес
  

Химиялық никелдеу

Никелдеудің химиялық әдісі ауыр конфигурациялы кішкентай және орташа бөлшектер үшін қолданылады. Химиялық никелдеу үшін негізінен келесі құрамды сулы растворлар қолданады: хлорлы никель 45г/л, хлорлы аммоний 50г/л , лимонды қышқылды натрий 45 г/л – (СН2СООН)С(ОН)СООН, натрия гипофосфит 20г/л – NaH2PO2 .

Сонымен қатар екі раствор дайындалады – біріншісі гипофосфитсіз

NiCl2 – 60 г/л

NH4Cl – 66 г/л

NaZt -60 г/л
Никелді жабынды химиялық әдіспен жағу (тұндыру) никель хлоридін гипофосфитпен немесе басқа қалыпқа келтірушілермен қалыпқа келтіргеннен болады.

Екінші саты – өте активті жағдайда тұрған сутегінің никель ионына әсері, оның нәтижесінде металл никелі қалыптасады.

Na H2PO2 + H2O NaH2 PO3 + 1H

NiCl2 + 2H Ni + 2HCl