Materialshunoslik va yangi materiallar texnologiyasi

DETALLARNI KUKUN MATERIALLARDAN TAYYoRLASH
Kukunlarning olinish usullari. Kukun metallurgiyasi usullari bilan suyultirilganda bir–birida erimaydigan metallardan, shuningdek qiyin eriydigan va o’ta toza metallardan qotishmalar olish mumkin. Kukunli metallurgiyada xomakilar, shuningdek, aniq o’lchamli turli detallar tayyorlanadi. Kukunli metallurgiya g’ovak materiallar va ulardan detallar, shuningdek, ikkita (bimetallar) yoki turli metallar va qotishmalarning bir necha qatlami ko’rinishidagi detallar tayyorlash imkonini beradi. Kukunli metallurgiya usullari otashga chidamliligi, yeyilishga chidamliligi yuqori, kattiqligi katta, belgilangan barqaror (magnit xossali, shuningdek aloxida fizik–kimyoviy, mexanik va texnologik xossali – detallar olish imkonini beradi. Bunday detallarni quyish va bosim ostida ishlash yuli bilan olish mumkin emas.
Kukun materiallardan detalь va buyumlar olish protsessi metall kukunini tayyorlash, ulardan shixta tuzish, presslash, zagotovkani pishirishdan iborat. Metall kukunlari mexanik va fizik-kimyoviy usullar bilan olinadi.
Mexanik usullarda kukunlar qattiq metallarni maydalab, suyuq metallarni esa kimyoviy tarkibini o’zgartirmasdan to’zitib hosil qilinadi. Mo’rt qattiq materiallarni maydalash uchun sharli, uyurma va vibratsion tegirmonlardan foydalaniladi. Ishlov beriladigan material po’lat yoki cho’yan sharlarning zarbiy yoki ishqalozchi ta’siri bilan maydalanadi. Metall kukunlarni mexanik usullar bilan olishda ularning ifloslanishini hisobga olish zarur.
SHarli tegirmon po’lat barabandan iborat bo’lib, unga maydalovchi sharlar va maydalanadigan material solinadi. SHarli tegirmonda olingan kukun zarralari 100–1000 mkm o’lchamli noto’g’ri ko’pyoqlik ko’rinishida bo’ladi. Uyurma tegirmonlarda maydalash sharli tegirmonlarga nisbatan tezroq kechadi. Uyurma tegirmonining kamerasida ikkita parrak bo’lib, qarama–qarshi tomonlarga aylanib, o’zaro kesishuvchi xavo oqimlari hosil qiladi. Kameraga solingan material (sim bo’lagi, qirindi, qiyqimlar va boshqa mayda bo’lakchalar) ni havo oqimi ilashtirib olib ketadi, ular o’zaro bir–biriga urilib 50 dan 200 mkm gacha o’lchamli zarralarga maydalanadi. Hosil bo’lgan zarrachalar tarelka ko’rinishida, chetlari arrasimon bo’ladi.
Mo’rt metall karbidlari va oksidlaridan mayin kukunlar olish uchun vibratsion tegirmonlardan foydalaniladi. Vibrotegirmonlar eng unumli bo’lib, ularning ishi po’lat shar va tsilindrlarning tegirmon barabanining katta chastotali aylanma tebranma harakati tufayli maydalanadigan materialga govori chastota bilan ta’sir qilishiga asoslangan.
Qalay, kurg’oshin, alyuminiy, mis, shuningdek temir va po’lat kukunlarini olish uchun havo, suv, bug’ yoki inert gazlar kinetik energiyasi bilan suyuq metallni to’zitish usulidan ham foydalaniladi. Olingan kukun zarralari 50–350 mkm o’lchamli bo’lib, sferik ko’rinishga yaqin.
Fizik–kimyoviy usullar bilan kukunlar olishda boshlang’ich materialning kimyoviy tarkibi va xossalari o’zgaradi. Metallarni oksidlardan kimyoviy qaytarish, suyultirilgan tuzlarni elektroliz kilish, karbonil va gidrogenizatsiya usullari asosiy fizik–kimyoviy usullar hisoblanadi.
Oksidlardan materiallarni kimyoviy qaytarish gazsimon yoki qattiq qaytargichlar bilan amalga oshiriladi. Gazsimon tiklagichlar sifatida tabiiy, domna gazlari, karbonat angidrid, shuningdek vodorod keng qo’llaniladi. Kimyoviy qaytarish natijasida hosil bo’ladigan g’ovak metall massa maydalanadi. Kukun olishning fizik-kimyoviy usullari ichida bu usul eng arzon hisoblanadi. 1–100 mkm o’lchamli dendrit ko’rinishdagi toza va nodir metallar (tantal, tsirkoniy va boshqalar) ning kukunlari suyultirilgan metall tuzlarini elektroliz qilish usuli bilan olinadi. Elektroliz usuli ifloslangan xomashyodan toza kukunlar olish imkonini beradi. Karbonil usuli 1–800 mkm o’lchamli sferoid ko’rinishdagi magnitli temir, nikelь va kobalьt kukunlarini olish imkonini beradi. Bu usul bilan olingan mahsulot 200–300°S temperaturada metall kukuni va uglerod oksidiga parchalanadi. Gidrogenizatsiya usuli asosida kalьtsiy gidrati bilan xromni qaytarish yotadi. Bunda hosil bo’lgan ohak suv bilan yuviladi, metall kukuni esa 8–20 mkm o’lchamli dendritlardan tashkil topadi.
Fizik–kimyoviy usullar bilan olingan kukunlar mayda dispersli va toza hisoblanadi. Zarralari o’lchamiga ko’rakukunlar granulometrik tarkibi buyicha 0,5 mkm gacha o’lchamli ulьtra mayda, 0,5–10 mkm o’lchamli juda mayda, 10–40 mkm o’lchamli mayda, 40–150 mk o’lchamli o’rtacha mayda va 150–500 mkm o’lchamli yirik xillarga bo’linadi.
To’kilish massasi, oquvchanlik, presslanuvchanlik va pishuvchanlik kukunlarning asosiy texnologii xarakteristikalari hisoblanadi.
To’kilish massasi erkin to’kilgan 1 sm3 kukunning grammlarda o’lchangan massasidir. Agar kukun o’zgarmas to’kilish massasiga ega bo’lsa, pishirilganda uning o’zgarmas kirishuvchanligi ta’minlanadi. Olinish usuliga qarab, bitta kukunning to’kilish massasi turlicha bo’lishi mumkin. Govakligi yuqori bo’lgan buyum tayyorlash uchun to’kilish massasi kichik bo’lgan kukundan, asbob va mashinalarning turli detallarini tayyorlashda esa to’kilish massasi katta kukunlardan foydalanish lozim.
Oquvchanlik–kukunning qolipni to’ldira olish qobiliyatidir. U ma’lum diametrli teshik orqali kukunning o’tish tezligi bilan xarakterlanadi. Kukun zarralarining o’lchami kamayishi bilan uning oquvchanlish yomonlashadi. Kukunning qolipni bir tekis to’ldirishi va presslashda zichlanish tezligi ko’p jihatdan oquvchanlikka bog’liq.
Presslanuvchanlik–tashqi nagruzka ta’siridan kukunning zichlanish xossasidir, u presslangan kukun zarralari o’zaro qanchalik mustahkamlashganligini xarakterlaydi. Presslanuvchanlik materialning plastikligi, kukun zarrasining o’lchami va shakliga bog’liq bo’ladi. Kukun tarkibiga sirtqi aktiv moddalar qo’shilishi bilan ularning presslanuvchanligi ortadi.
Pishuvchanlik deyilganda presslangan xomakini termik ishlash natijasida zarrachalarning ilashish mustaxkamligini tushuniladi.
SHixtani tayyorlash. Ma’lum kimyoviy va granulometrik tarkibdagi xamda texnologik xossalarga ega bo’lgan kukunlarning dozalangan portsiyalari barabanlarda, tegirmonlarda va boshqa qurilmalarda aralashtiriladi. SHixtani bir tekis aralashtirish zarurati tug’ilsa spirt, benzin, glitserin va distillangan suv qo’shiladi. Ba’zan aralashtirish protsessida turli vazifani o’tovchi texnologik qo’shilmalar qo’shiladi: presslanishni yengillashtirish maqsadida plastifikatorlar (parafin, stearin, glitserin va boshqalar), kerakli g’ovaklikka ega bo’lgan buyumlar olish uchun oson suyuqlanadigan qo’shilmalar, uchuvchi moddalar qo’shiladi.
Xomaki va buyumlarni shakllantirish. Kukunlar sovuqlayin yoki issiqlayin prokatlash hamda boshqa usullar bilan presslanadi.
Sovuqlayin presslashda press forma matritsasiga shixta solinadi va ish puansoni bilan presslanadi. Bosim olingach, buyum surib chiqaruvchi puanson bilan matritsadan chiqariladi. Presslash jarayonida kukun zarrachalari elastik va plastik deformatsiyalanadi. Bunda kukun zarrachalari orasidagi jipslashish ortadi, g’ovaklik kamayadi. Bu esa kerakli shakl va mustaxkamlikdagi xomaki olish imkonini beradi. Xomaki gidravlik yoki mexanik (ekstsentrikli, krivoshipli) presslarda presslanadi. Presslash bosimi kukun tarkibi va buyum vazifasiga ko’ra 200-1000 MPa bo’ladi.
Avtomatik harakatlanadngan presslar keng tarqalgan. Qabul qiluvchi bunker 1ga solinadigan shixta o’z og’irligi bilan to’ldiruvchi shlangga o’tadi. SHlang press–qolip 3 ustida tugaydi, u press stoli 4 buylab surilishi mumkin. Pastki surib chiqaruvchi puanson 5 vaziyati to’kiladigan kukun miqdorini belgilaydi, ya’ni ushbu holda press-qolipni dozalash va uni to’ldirish bir vaqtda bajariladi. Pres–qolip to’lgach, shlang chetga suriladi va yuqori ish puansoni bilan kukunni qisish imkoniyati tug’iladi. Xomaki pastki puanson bilan surib chiqariladi, qolipni yana to’ldirish uchun shlang suriladi, xomaki bir yula stoldan maxsus novga surib tushiradi. Bunday presslar ba’zan bir necha press–qolip o’rnatilgan aylanuvchi stollar bilan jixozlanadi. Avtomatik presslarning ish unumi bir soatda bir necha ming xomaki chiqaradigan darajada bo’lishi mumkin.
Issiqlayin presslashda press–qolipda buyum shakllantirilibgina qolmay, pishiriladi ham, bu esa fizik–kimyoviy xossalari yuqori bo’lgan g’ovaksiz material olish imkonini beradi. Issiqlayin peresslashni vakuumda, himoya qilish yoki qaytarish atmosferasida, keng temperatura oralig’ida (1200–1800°S), sovuqlayin presslashga nisbatan ancha past bosimda bajarish mumkin. Odatda, kukunlar kerakli temperaturagacha qizdirilgach bosim ostida siqiladi. Bu usullardan kiyin deformatsiyalanadigan metallar (boridlar, karbidlar va boshqalar) dan buyumlar tayyorlashda foydalaniladi.
Metall kukunlarini prokatlash sovuqlayin yoki issiqlayin deformatsiyalash usuli bilan tasma, sim, polosa ko’rinishidagi buyumlar olishning uzluksiz protsessidir. Prokatlash vertikal, qiya va gorizontal yunalishlarda bajariladi. Vertikal holatda prokatlash buyumni shakllantirish uchun eng yaxshi sharoit xisoblanadi. Avvaliga kukun bunkerdan aylanma siquvchi valiklar orasidagi zazorga tushadi, xomaki xoliga keltirish uchun qisiladi, so’ngra pishirish uchun pechga yunaltiriladi, keyinchalik toza valiklarda prokatlanadi. Prokatlashda kukun hajmi bir necha marta kichrayadi. Tasmani prokatlashda valik diametrining tasma qalinligiga nisbati 100:1 dan 300:1 gacha bo’lishi kerak. Kukunlarni prokatlash tezligi quyma metallarni prokatlash tezligiga nisbatan ancha kichik bo’lib, kukunning oquvchanligi bilan cheklanadi. SHuning uchun aylanuvchi valiklar sirtining chiziqli tezligi metall kukunning bunkerdan chiqib, valiklar orasidagi zazorga surilish tezligidan kichik bo’lishi kerak. Prokatlash usuli bilan bir va ko’p qatlamli buyumlar, qalinligi 0,025–3 mm, eni 300 mm gacha bo’lgan tasmalar, diametri 0,25 mm va undan katta bo’lgan simlar va xakazolar olish mumkin. Protsessning uzluksizligi uni avtomatlashtirishni hamda yuqori unumdorligini ta’minlaydi.
Detalь va buyumlarga kerakli mustahkamlik va qattiqlik berish uchun ular pishiriladi. Pishirish operatsiyasi buyumni asosiy komponent suyuqlanadigan temperaturaning 0,6–0,8 qismiga qadar qizdirish va shu temperaturada ma’lum vaqt ushlab turishdan iborat. Pishirish qarshilikli elektr pechlarda induktsion qizdirish yoki bevosita pishiriladigan buyum orqali tok o’tkazish yuli bilan amalga oshiriladi. Metall kukunlar oksidlanmasligi uchun pishirish argonli, geliyli muhitlarda, vakuumda yoki vodorod muxitida bajariladi. Tob tashlamasligi uchun yupqa va yassi detallar bosim ostida pishiriladi. Buyumlarga uzil–kesil shakl va aniq o’lchamlar berish uchun ular pardozlash operatsiyalaridan o’tkaziladi; kalibrlanadi, kesib ishlov beriladi, kimyoviy termik ishlanadi, elektrofizik usullar bilan kerakli o’lchamiga yetkaziladi, qayta presslanadi.
Kalibrlash presslangan buyumni press–qolipdagi mos qirqimli teshikdan siqib o’tkazishdan iborat. Kalibrlash natijasida buyumning o’lchamlari aniqlashadi, sirti silliqlanadi, g’ovakligi kamayadi.
Presslangan zagotovkalardan murakkab shaklli detallar (cho’zish uchun volokalar, qattiq qotishmali qistirmalar, shtamplarning matritsalari va xokazolar) olish; ichki va tashqi rezьbalar qirqish; diametri kichik, lekin chuqur teshiklar olish uchun ularga kesib ishlanadi.
Kimyoviy–termik ishlash (azotlash, xromlash, tsianlash va xokazo) metallardagi kabi bajariladi. G’ovaklikning mavjudligi, demak, yoyilgan sirtning mavjudligi kimyoviy termik ishlash protsessini aktiv amalga oshirish imkonini beradi.
Elektr uchqunli va elektr impulьsli elektrofizik usullar murakkab shaklli detallar olish uchun qo’llaniladi. Elektr uchqunli usulda ishlash mohiyati ikkita elektrod orasida elektr impulьsli uchqunli razryaddan foydalanishdan iborat. Bunda ishlov beriladigan xomaki anod, asbob, katod vazifasini o’taydi. Elektr impulьsli usulda ishlashda elektrodlarni ulashda teskari qutblilikdan foydalaniladi. Bu usullar tok o’tkazuvchi elektrodlar orqali impulьsli elektr toki o’tkazilganda ularning eroziyalanishiga (emirilishiga) bog’liq. Hosil bo’lgan razryad tufayli ishlov beriladigan xomaki-elektrod sirtida juda qisqa vaqt oralig’ida temperatura 10000–12000°S gacha ko’tariladi, shu onda metall suyuqlanadi va bug’lanadi. Zagotovkadan ajralib chiqqan metall dielektrik suyuqlik muxitida zarralar ko’rinishida qotadi.
Qayta presslash usulidan murakkab shaklli detallar olishda foydalaniladi. Qayta presslash natijasida xomakining kerakli o’lchamlari va shakli ta’minlanadi. Birinchi marta presslanganda xomakining shakli oddiy, o’lchamlari taxminiy bo’ladi.