Reja: Quymakorlik asoslari

Mavzu:Quymakorlik maxsulotlari

Reja:

1.Quymakorlik asoslari
2.Quymakorlik haqida tushuncha
3.Quymakorlik maxsulotlari

Suyuq metallni shakli xomaki yoki detalga o’xshagan maxsus qolipga quyib fasonli (shakldor) xomakilarni yoki detallarni olish bilan shug’ullanadigan soha quymakorlik deyiladi. Qotgandan keyin metall qolip shaklini saqlab qoladi. Olingan xomaki quyma deyiladi. Quymakorlik –bu quyma shaklini takrorlaydigan qolipni tayorlab, unga suyultirilgan metalni quyib, qolipni ajratib quyma olish jarayoni. Metallni kristallanish va qotish jarayonida quymalarning mexanik va ekspluatatsion (ishlatish jarayondagi) hossalar shakllanadi. Quyish yoli bilan massasi , bir necha grammdan 300 tonnagacha, uzunligi bir necha sm dan 20 m gacha devor qalinligi 0,5 – 500 mm gacha xilma-xil quymalar olish mumkin. Masalan silindr bloklarini, porshenlarni, tirsakli vallarni, reduktor qutilari va qopqoqlarni, tishli g’ildiraklarni, dastgoh staninalarini, prokat stanlarning staninalarni, turbina kurraklarini. §1. Quymakorlik haqida asosiy tushunchalar 3 Quymalarni olish texnologiyasi bo’yicha bir nechta usullar mavjud: qumli qoliplarda, metall qoliplarda, qobiqli qoliplar yordamida, eruvchan modellar yordamida, bosim ostida, markazdan qochma usuli yordamida quymalarni olish Qaysi usulni qo’llash quymalar soniga, quyma sirtlariga va aniqligiga qo’yiladigan talablarga, iqtisodiy Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами. Quymalarni olish uchun qora metallarning qotishmalari: kul rang cho’yan, bolg’alanuvchan cho’yan va boshqa cho’yanlar; uglerodli va legirlangan po’latlar, rangli metallar qotishmalari: mis qotishmalari (bronza va latunlar), rux, alyuminiy va magniy qotishmalari; yuqori temperaturada eriydigan metall qotishmalari: titan, molibden, volfram va boshqalar. §2. Quyma matеriallariga qo’yiladigan talablar Quyma qotishmalar yuqori quymakorlik xossalarga ega bo’lishi ketak, ya’ni yuqori oquvchanlikka, kam kirishuvchanlikka, mayda donali struktura xosil kila olish va boshqalar. 5 kam kirishuvchanlik yuqori oquvchanlik mayda donali bir tеkis struktura hosil qilish mеtall hajmini va o’lchamlarini kichrayishi chōyanlar 0,9-1,3%; pōlatlar -2,0…2,5%; alyuminiy 1,7…2,0% Yuqori oquvchan - chōyan, alyuminiykrеmniy, krеmniyli latun qotishmalari. Ōrta oquvchan - pōlat, oq chōyan, alyuminiy-mis va alyuminiy- magniy qotishmalarI mеtall tеz qotishi va sovishi kеrak - metall sovitkichlar (plastinalar) yoki suyuk metallga krеmniy, magniy, natriy kukunlari qōshiladi. Kirishish miqdoriga qotishmaning tarkibi, temperaturasi, qolipda qotish tezligiga, quymaning va qolipning tuzilishi. Masalan, kul rang cho’yanning tarkibida uglerod va kremniy ko’p bo’lsa kirishuvchanlik kamayadi. Qotishma tez sovitilsa kirishish kuchaydi. 6 §3. Qumli qoliplarda quyma olish jarayoni Quymani tayorlash texnologiyasi Qoliplar aralashmasiga quyidagilar kiradi: kvarts qumi, gil va tegishli xossalarga erishish uchun qo’shiladigan materiallar (grafit, yog’och qipig’I, mazut, moy, komir kukuni) suv. Sterjenlar tayyorlash uchun suv o’rniga suyuq shisha qo’shladi Qolip aralashmasi o’tga chidamli, yetarli darajada mustahkam, gaz o’tkazuvchan, plastikli, qayishqoqli, arzon bo’lishi kerak Model komplekti: а - model, b - sterjen qutisi, c - quyish sistemasi modellarining elementlari, d – opokalar. 8 Ikki opokada qolip tayyorlash kеtma-kеtligi §4. Quymakorlikda ishlatiladigan pechlar va qurilmalar Chōyanni eritish uchun domna pechiga ōxshagan vagranka dеb nomlanadigan pеch ishlatiladi. Vagrankada chōyan koks yordamida eritiladi. Chōyanni zararli qōshimchalardan tozalash uchun vagrankaga flyus ham qōshiladi. Vagranka pеchi domna pеchiga ōxshasa ham, unda chōyan faqat qayta eritiladi. Pōlatlarni va rangli kotishmalarni suyultirish uchun kichik konvеrtorlar, martеn pеchlar, elеktr pеchlar ishlatiladi. 10 Ko’plab ishlab chiqarishda qolip aralashmasi maxsus mashinalarda uchta usulda zichlanadi: a) tepadan presslash usuli; б) sakratish usuli; в) aralashmani otib qolipni toldirish usuli. Qolip aralashmalarning zichlas 11 §5 Quymalarda uchraydigan nuqsonlar va ularning sabablari Quyma nuqsonlari ikkita guruhga bo’linadi: tashqi nuqsonlar (qumli bo’shliqlar, qiyshayish, kam quyish va boshqalar) va ichki nuqsonlar (kirishish va gaz bo’shliqlari, issiq va soviq darzlar va boshqalar). Qolip va sterjen materiallari yetarli darajada mustahkam bo’lmagani, qolip yaxshi zichlanmagani uchun quyma tanasida qumli bo’shliqlar xosil bo’ladi. 12 Kirishish bo’shliqlari – oxirida qotayotgan qotishmaning qismlarida xosil bo’ladi. Oxirida qotayotgan qotishmaning qismlariga kerakli miqdorda suyuq metall yetkazilmay qolganda bo’shliqlar to’dasi paydo bo’ladi. Kirishish bo’shliqlari va bo’shliqlar to’dasini oldini olish uchun suyuq metall uzilmasdan yetkazilib turilish kerak. Gaz bo’shliqlari – quyma tanasida sirtlari silliq bo’lgan ochiq yoki yopiq bo’shliqlar. Ularning sabablari: qolip va sterjen materiali qazlarni yaxshi o’tkazmasligi, qolip va sterjen aralashmasi me’yordan yuqori nam bo’lgani, suyuq metalda gaz ko’p bo’lgani. Issiq darzlar metall qotayotgan paytida xosil bo’ladi va donalarning chegaralaridan tarqaladi. Qotishma tarkibidagi nometall qo’shimchalar, gazlar, oltin ququrt va boshqalar issiq darzlarni ko’payishiga olib keladi. Soviq darzlar qotgan qotishmaning har xil qalinlikdagi qismlar har xil tezlik bilan sovishi tufayli xosil bo’ladi, bu holda quymada kuchli zoriqishlar vujudga keladi. Metallning elastik xossalari, kirishish yuqori bo’lsa, va isssiqlik o’tkazuvchanligi past bo’lsa soviq darzlar ko’payadi. 13 §6 Quyma nosozliklarini aniqlash va yo’qotish usullari Tashqi nosozliklar quymani tashqarisidan ko’rib aniqlanadi. Ichki nosozliklar radiografik yoki ultratovush usullar bilan aniqlanadi. Radiografik (rentgenoskopiya, gamma-defektoskopiya) usullari qo’llanilganda quymalarga rentgen yoki gamma nurlari bilan ta]sir qilinadi. Bunda nosozliklar, ularning o’lchamlari va chuqurligi aniqlanadi. Quymalarga ultratovish to’lqinlari ta’sir qilganda to’lqin nosozlik chegaralariga tegib qaytadi va qaytish jadalligi bo’yicha nosozliklar o’lchamlari va chuqurligi aniqlanadi. Qiyshayish – quyma qismlarini bir-biriga nisbatan siljishi. Buning sabalari – qolip noto’g’ri yig’ilganligi, belgilovchi o’qlarning yeilishi, sterjenni qolipga qiyshiq o’rnatilishi va boshqalar. Kam quyish – buning sabablari: quyish temperaturasi va qotishma oquvchanligi past, quyish elementlarning kesimi kichik va boshqalar. 14 Quymalarning muhim joylarida arzimas nosozliklar yopishqoq qorishmalar, singdiriladigan moddalar, gaz alangasi va elektr yoy yordamida tuzatiladi. Qorishmalar bilan to’ldirishdan oldin nosoz joylar tozalanadi va yog’sizlantiradi, keyin tuzayilgan joy silliqlanadi, quritiladi. Quymalarni singdiriladigan moddalar bilan tuzatish uchun ular 8-12 soatga ammoniy xloridning (NH4Cl) suv eritmasida ushlab turiladi – eritma metall kristallari orasiga o’tib nosozliklarni to’ldiradigan oksidlarni xosil qiladi. Gaz alangasida va elektr yoy yordamida payvandlash ishlov berilmaydigan yuzalardagi nosozliklarni (bo’shliqlarni, teshiklarni, darzlarni) cho’yan va po’lat elektrodlar yordamida qoplash uchun qo’llaniladi. Cho’yan quymalarni qoplashdan oldin 350--600 °С ga qizdiriladi, payvandlashdan keyin sekin sovitiladi.
Metallurgiya — fan va texnikaning hamda sanoatning ma‘dan va boshqa materiallardan metallar olish jarayonlarini, shuningdek, metall qotishmalarning kimyoviy tarkibini, strukturasini, binobarin, xossalarini o‗zgartirish bilan bog‗liq bo‗lgan jarayonlarni qamrab oluvchi sohasidir. Quymakorlikda suyuq holatdagi quyma qotishmalar tayyorlash va ulami ma‘lum tarkibli hamda talab etilgan xossali holatga yetkazish jarayonlari metallurgiyaga kiradi. Quymakorlik metallurgiyasining asosiy metodlari suyuqlantirish va biror tashqi ta‘sir yordamida (bu ta‘sirlar xilma-xil bo‗lishi mumkin) suyuq quyma qotishmalarga ishlov berishdir. Quymakorlikda suyuqlantirish atamasi talab etilgan sifatdagi quymalar olishni ta‘minlaydigan ma‘lum kimyoviy tarkibli, temperaturali va xossali qotishma tayyorlash bilan bog‗liq bo‗lgan fizik va kimyoviy jarayonlar majmuyini bildiradi. Jarayonlarning asosini tashkil etuvchi fizik va kimyoviy qonuniyatlar majmuyi suyuqlantirish metodi deyiladi. Suyuqlantirish metodi uni amalga oshirishning asosiy prinsipi bilan belgilanadi. Masalan, vagrankada suyuqlantirish metodi suyuqlantirish agregati sifatida vagrankadan foydalanishga, yoy yordamida suyuqlantirish esa issiqlikni hosil qilish manbayi sifatida yoy razryadidan foydalanishga asoslangan va h.k. Quyma qotishmalarni suyuqlantirib olishning asosiy xususiyati shundan iboratki, bunda quymaning talab etilgan xossalari unda birdaniga, keyingi metallurgik ishlov berishlarsiz hosil qilinishi zarur. Masalan, metallurgiya zavodlarida suyuqlantirib olinadigan po‗k quyma tarzida quyiladi, keyin esa unga bosim bilan ishlov beriladi (uchinchi metallurgik ishlov), quymakorlikda suyuqlantirib olinadigan po‗latdan esa talab etilgan sifatdagi quyma detal olishda 12 foydalaniladi, bu olingan xossalar esa termik ishlov berish yo‗li bilan, biroq metallurgik ishlov bermasdan yaxshilanishi mumkin. Quyma qotishmalarni suyuqlantirib olish, ba‘zan metallar va qotishmalar olishning metallurgik jarayonidan iborat bo‗lgan birlamchi suyuqlantirishdan farqli ravishda, quymakotiikda ikkilamchi suyuqlantirish deb ataladi. Cho‗yan uchun, masalan, domnada suyuqlantirib olish birlamchi, vagranka yoki elektr pechlarda suyuqlantirib olish esa ikkilamchi suyuqlantirish hisoblanadi. Ikkilamchi suyuqlantirish uchun dastlabki material sifatida metal- lurgiyadagi kabi ma‘dandan emas, balki metallar va qotishmalardan foydalaniladi, bular, o‗z navbatida, yo birlamchi suyuqlantirish mahsuloti, yo metall temir-tersagidan iborat ikkilamchi metallar1 bo'lishi mumkin. Ba‘zan bu atama «Ikkilamchi rangli metallar» korxonalarida rangli metallar temir-tersagini qayta suyuqlantirish yo‗li bilan olinadigan quyma holdagi rangli metallarni anglatadi. Suyuqlantirish agregatiga qattiq materiallar solinadi, u yerdan esa suyuq metall yoki qotishma va suyuqlantirishdagi qo‗shimcha mahsulot hisoblangan s h l a k (tashqol) olinadi (1.1-rasm). Qattiq materiallar aralashmasi s h i x t a deb ataladi. Uning tarkibi tayyor metall yoki qotishmaning talab etilgan xossalariga ko‗ra belgilanadi. Shixtaning asosini metall materiallar tashkil etadi. Qotishma hosil bo‗lishi uchun ma‘lum sharoitlar yaratish maqsadida suyuqlantirish agregatiga f l u s lar ham solinadi. Ular shlak hosil qilish yoki uning tarkibini rostlash uchun metallurgiya jarayonlarida ishlatiladigan materiallardir. Ko‗pincha quyma qotishmalarni suyuqlantirib olishda alohida faza sifatida ugleroddan foydalaniladi. U vagrankada yoqilg‗i sifatida ishlatiladi, elektr pechlarida karburizator (uglerodlovchi) bolib xizmat qiladi, suyuqlantirish agregatlarining ba‘zi turlarida esa o‗tga chidamli ichki devor qatlami rolini bajaradi. Suyuqlantirishning barcha jarayonlarida gaz fazasi ishtirok etadi, bu fazani gazlar, yoqilg‗ining yonish mahsulotlari, boshqa fazalarning o‗zaro ta‘sirlashadigan elementlari, shuningdek, agar suyuqlantirish pechi germetiklangan bo‗lsa, atrof 1 Quymalar tayyorlashda sof metallardan kamdan kam foydalaniladi, shu boisdan «metall» atamasi ko‗pincha quyma qotishmani bildiradi (suyuq metall, ikkilamchi metallar va h.k.). 13 atmosferasi hosil qiladi. Ba‘zi hollarda suyuqlantirish vakuumda olib boriladi. Suyuqlantirish pechlarining suyuqlantirish jarayoni o‗tadigan ichki bo‗shlig‗i 1800 °C gacha temperaturaga chidaydigan o‗tga chidamli ichki qatlam (futerovka) bilan chegaralangan bo‗ladi. Bu qatlam qisman suyuqlanishi va boshqa fazalar bilan o‗zaro kimyoviy ta‘sirlashishi mumkin. Suyuqlantirish natijasida suyuq qotishma olinadi, undan qoliplarga quyishda foydalanish mumkin. Biroq ko‗pchilik quymalarda qotishmaning sifatini talab etilgan darajagacha yetkazish uchun unga suyuq holida ishlov beriladi. Ishlov berish bevosita pechda yoki undan tashqarida olib boriladi (pechdan tashqarida ishlov berish). Ishlov berish jarayonida qotishma zararli qo‗shilmalardan tozalanadi, modifikatsiyalanadi va legirlanadi. 1.1- rasm. Metallarni suyuqlantirish pechining umumiy tuzilishi: 1 — suyuq shlak; 2 — metallni suyuqlantiradigan joy; 3 — chiqib ketadigan gaz; 4 - qattiq metall; 5 - qattiq uglerod; 6 - qattiq flyuslar; 7 - beriladigan gaz; 8 - suyuq metall; 9 – futerovka. 14 1.2. Suyuqlantirishning asosiy prinsiplari va usullari Suyuqlantirish jarayonlarining klassifikatsiyasi va ularni amalga oshirish usullari. Barcha mavjud jarayonlar bosqichlari soniga ko‗ra monojarayonlar va polijarayonlarga bo‗linadi (1.2- rasm). Quymakorlikda monojarayonlar eng keng tarqalgan. Monojarayonda hamma operatsiyalar bitta suyuqlantirish agregatida, polijarayonda esa suyuqlantirish ketma-ket ikkita yoki bir nechta suyuqlantirish agregatida bajariladi. Qayta suyuqlantirish jarayonlari alohida guruhni tashkil etadi, bularda dastlabki quyma (odatdagidek shixta emas) qayta suyuqlantirishdagi ma‘lum sharoitlar tufayli ancha yuqori sifatli quymaga aylanadi. Bunda quyma yo bevosita suyuqlantirish jarayonida shakllanadi (uzluksiz jarayon), yo maxsus sharoitlarda, masalan, vakuumda qoliplarga quyish natijasida shakllanadi. 1.2- rasm. Quymakorlikda qotishmalarni suyuqlantirib olish jarayonlarining klassifikatsiyasi. Polijarayonlar dupleks-jarayonlarga va tripleks-jarayonlarga bo‗linadi. Dupleks-jarayonda ikki pechdan foydalaniladi: bittasi suyuqlantirish va qisman qizdirish uchun, ikkinchisi uzil-kesil yetiltirish va quyishga uzatish uchun 15 ishlatiladi. Tripleks-jarayonda aytib o‗tilgan ikki pechdan tashqari, maxsus quyish qurilmasidan iborat bodgan uchinchi pechdan ham foydalaniladi. Quymakorlikda qotishmalarni suyuqlantirib olish usulining fizik mohiyati dastlabki kristall materiallarni suyuq holatga o‗tkazishdan iboratdir. Bu o‗tkazish issiqlik yutilishi bilan kechadi. Yoqilg‗i bilan ishlaydigan va elektr pechlarda suyuqlantirib olish jarayonlari ushbu jarayonning o‗tishi uchun zarur bodgan issiqlikni hosil qilish prinsipi bo‗yicha bir-biridan farq qilinadi. Suyuqlantirish jarayoni u z l u k s i z v a d a v r i y bo‗lishi mumkin. Uzluksiz jarayonda y u k l a s h v a c h i q a r i s h operatsiyalari ayni bir vaqtda o‗tadi, davriy jarayonda esa bu ikki operatsiyani ayni bir vaqtda olib borib bo‗lmaydi. Issiqlik hosil qilish manbayi suyuqlantirishda reaksiyaga kirishuvchi fazalar bilan kontaktda bo‗lishi yoki ulardan ajratib qo‗yilgan bo‗lishi mumkin, shu boisdan suyuq lantirishning k o n t a k l i v a k o n t a k t s i z jarayonlari bir-biridan farq qiladi (1.2- rasmga q.). Bitta suyuqlantirish agregatida ikkita issiqlik hosil qilish manbayidan foydalanish mumkin. Bu holda suyuqlantirish jarayonlari kombinatsiyalashgan (aralash) bo‗ladi. ЕР 16 1.3- rasm. Quymakorlik pechlarining ishchi jarayoni asosiy turlarining texnologik sxemalari. 17 Suyuqlantirish jarayonini amalga oshirish uchun ikkita asosiy element zarur: ishchi bo‗shliq va issiqlik energiyasi hosil qiluvchi manba. Uzluksiz jarayonlarda shaxta shaklidagi ishchi bo‘shliqdan (1.3- a rasm), davriy kontaktli usullarda vanna tarzidagi (1.3- b rasm), kontaktsiz usullarda tigel tarzidagi (1.3-d rasm) ishchi bo‗shliqlardan foydalaniladi. Issiqlik energiyasi hosil qilish manbalariga quyidagilar kiradi (1.3- rasmga q.): K — qattiq yoqilg‗i (odatda, koks) va G — gaz yoki suyuq yonilg‗i, D — elektr yoy razryadi, P — plazma-yoy razryadi, S — spiralning (nixrom sim va boshqalarning) qarshiligi, I — tigel atrofidagi induktor, IK — kanal tipidagi induktor, SSh — shlak qatlamining qarshiligi, EP — elektron pushka. Ishchi bo‗shliqlarni va issiqlik hosil qilish qurilmalarini birlashtirish (U) 2 variantlari quyidagi asosiy suyuqlantirish agregatlarini hosil qi- lishga imkon beradi. 1. Yoqilg‗idan foydalaniladigan: SH ∪ K=V — vagranka, SH ∪ G = = GV — gazda ishlaydigan vagranka, VP ∪ G = PI — alangali pechlar, bular quyidagilarga bo‗linadi: statsionar PlS, burilma PlP va aylanma P1V hamda T ∪ G = TP — tigelli suyuqlantirish pechlari. 2. Elektrda ishlaydigan; VP ∪ D = DP — yoy pechlari, bular quyidagilarga bo‗linadi: nomustaqil yoyli pechlar DZ (bunda yoy elektrod bilan metall orasida yonadi); mustaqil yoyli pechlar DN (bunda yoy ikkita elektrod orasida yonadi); VP ∪ P = PP — plazma pechlari; VP ∪ S = PSV — vannali qarshilik pechlari; T ∪ I = ITP — tigelli induksion pechlar; T∪I K = IKP — kanalli induksion pechlar; T ∪ S = PST — tigelli qarshilik elektr pechlari. Issiqlik hosil qiluvchi ikkita manbani bitta shakldagi ishchi bo‗shliq yoki ikki shakldagi ishchi bo‗shliq bilan birlashtirilganda kombinatsiyalashgan suvuqlantirish pechlari hosil bo‗ladi. Masalan, T ∪ I ∪ P = IPP — induksion-plazmali pech; SH ∪ V ∪ G = SHP - shaxta-alangali pech va h.k. Metallni ikkita suyuqlantirish agregatidan foydalanib suyuqlantirish dupleks-jarayon deb ataladi (1.4- rasm). Dupleks-jarayonning turlaridan biri 2 «U» alomati bilan bu yerda va keyin pechning ishchi bo‗shlig‗ini va issiqlik hosil qilish manbayini birlashtirish belgilanadi. 18 vagrankadan konvertorga cho‗yan quyib (1.4-rasmdagi K), undan po‗lat olishdir. Konvertorga quyilgan cho‗yan orqali havo yoki kislorod haydaladi, natijada po‗lat olinadi. Konvertor — yoqilg‗i foy- dalanilmaydigan yagona agregatdir. Issiqlik hosil qilish manbalari ishchi bo‗shliqning qayta suyuqlantirish qoliplari bilan birlashtirilganda (PrP, 1.3- e, f rasm) qayta suyuqlantirish jarayonlari sodir bo‗ladi, masalan, PrP ∪ SSH = ESHP — elektr-shlak vositasida qayta suyuqlantirish va h.k. Quymakorlikda ESHP pechi yordamida tayyor quyma olish mumkin (suv bilan sovitiladigan kristallizator). Qayta suyuqlantirishning boshqa turlari vakuum (V) bo‗lishini taqozo etadi: PrP ∪ D ∪ V = VDP — vakuum- yoy yordamida qayta suyuqlantirish; PrP ∪ EP ∪ V = ELP — elektr- nur yordamida qayta suyuqlantirish. Qayta suyuqlantirish jarayonlariga, shuningdek, vakuumda induksion suyuqlantirishni ham kiritish mumkin (IP ∪ V = IVP). Jarayonlarning keltirib o‗tilgan klassifikatsiyasiga muvofiq, qotishmalarning har qaysi guruhi uchun suyuqlantirishning turli usullari mavjud. Masalan, cho‗yanni suyuqlantirib olish uchun vagrankada suyuqlantirish, induksion va yoy yordamida elektr suyuqlantirish, dupleks-jarayonlarda suyuqlantirish, issiqlik hosil qilishning kombinatsiyalashgan manbalaridan foydalanib (masalan, induksion-plazma yordamida) suyuqlantirish qo‗llaniladi. Suyuqlantirish jarayonining parametrlari. Suyuqlantirish jarayonining intensiv parametrlariga t e m p e r a t u r a v a b o s i m kiradi. Ular qotishma turiga va suyuqlantirish agregatining xiliga bog‗liq bo‗ladi. Aynan bir xil qotishma suyuqlantirib olish uchun parametrlari turlicha bo‗lgan turli suyuqlantirish agregatlaridan foydalanish mumkin. Ko‗pgina hollarda suyuqlantirishdagi gaz fazasining bosimi atmosfera bosimiga teng yoki undan ortiq bo‗ladi. Gaz fazasi, suyuq qotishma va shlakning temperaturasi suyuqlantirish jarayonida katta rol o‗ynaydi va u suyuq qotishmaning talab etilgan temperaturasiga ko‗ra belgilanadi, chunonchi u cho‗yan uchun 1400—1450 °C ga, po‗lat uchun 1500—1650 °C ga, mis qotishmalari uchun 1000— 1250 °C ga, aluminiy qotishmalari uchun 700—750°C ga, magniy qotishmalari uchun 650—700 °C ga, rux qotishmalari uchun 420— 480 °C ga, nikel qotishmalari uchun 1400—1650 °C ga va titan 19 qotishmalari uchun 1650—1800 °C ga teng. Gaz fazasi va shlakning temperaturasi pech tipiga bog‗liq. Yoqilg‗idan foydalaniladigan pechlarda u qotishmaning temperaturasidan yuqoriroq, elektr pechlarida yuqori ham, past ham bo‗lishi mumkin, xususan, yoy pechlarida shlakning temperaturasi induksion pechlardagi shlakning temperaturasidan ancha yuqori bo‗ladi. Suyuqlantirish jarayonlarining texnologik parametrlariga solishtirma joriy quvvat va solishtirma ish unumdorligi kiradi. 1.4 - rasm. Quymakorlik qotishmalarini suyuqlantirish polijarayonlarining klassifikatsiyasi. 20 1.3. Shixtani suyuqlantirishning material va issiqlik balansini tuzish hamda hisoblashning asosiy prinsiplari Mashinasozlikda quyma qotishmalarni suyuqlantirishda shixta birlamchi va ikkilamchi metallardan, maxsus tayyorlangan ligaturalar, flyuslar hamda yoqilg‗idan (agar yoqilg‗i qattiq bo‗lsa) tashkil topadi. Shixtaning tashkil etuvchi materiallari shixta komponentlari deb ataladi. Vazifasiga ko‗ra ular metall-shixtaga, flyuslar va yoqilg‗iga bo‗linsa, maqsadga muvofiq bo‗ladi, Shunday qilib, shixta materiallarining ko‗pchiligi uchta to‗plamdan iborat bo‗ladi: , -, bu yerda: — metall shixta materiallari to‗plami, — ishlatiladigan yoqilg‗i turlari to‗plami, — flyuslar to‗plami. Metall shixta materiallari to‗plami: , -, bu yerda: M1, M2 va h.k. — shixtani tashkil etuvchi materiallar. M = {E1, E2,…,Ei}; Mj = {E1 , E2,…,Eρ} — shixta kompo-nentlaridan har birini xarakterlaydi; E1, ..., Ei ,Eρ — shixta komponentlarida mavjud ma‘lum elementlar simvoli. Shixta materiallarini tanlash — tanlab olinayotgan to‗plamda kimyoviy tarkibi talab etiladigan elementlarning mavjudligi prinsipi bo‗yicha amalga oshiriladi, Masalan, agar — cho‗yanni suyuqlantirish uchun zarur bo‗lgan shixta materiallari to‗plami bo‗lsa, u holda * + va * + bo‗ladi. Shixta tarkibiga asosiy komponentlar sifatida shixtani tashkil etuvchi to‗plamlar kesishmasida yotuvchi elementlar kiritiladi: , 21 Masalan, cho‗yan va poflat uchun * + , jez uchun * + va h.k. Bir xil elementlar mavjud bo‗lgan shixtada M1 = M2 bo‗ladi, lekin shixta elementlar miqdori bilan farqlanishi mumkin. Shixtani tashkil etuvchi Msh = {E1,E2 ,..., Eρ} elementlar to‗plami shixta komponentlari to‗plamlarining birlashmasidir: ⋃ Agar suyuqlantirish vaqtida elementlar shixtadan qotishmaga kirmasa (masalan, birorta elementning bug‗lanishi natijasida), u holda qotishma tarkibi shixta materiallari to‗plamining birlashmasidan iborat bo‗ladi: ⋃ Shixta tarkibini hisoblash Shixta tarkibi suyuqlantirib olinadigan qotishmaning talab etiladigan kimyoviy tarkibi va mavjud shixta materiallariga asoslanib hisoblanadi. Umumiy holda shixta komponentlarming n turlari, shu jumladan, shixta materiallarining ni turlari mavjud. Shixta materiallari har qaysisining tarkibida ielementning ma‘lum konsentratsiyasi Ki , ya‘ni i- elementning konsentratsiyalari to‗plami bo‗ladi: * ( ) ( )+ Bunday to‗plam soni hisob elementlari soni ρ ga teng. Shixtani hisoblashdan maqsad — uning komponentlaridan har birining massa ulushini aniqlashdir, ya‘ni X1, X2, ... , Xn. Suyuqlantirish jarayonida element konsentratsiyasining o‗zgarishi tufayli (kuyindi yoki qirmoch hosil bo‗ladi) shixta tarkibini hisoblashning birinchi bosqichi, suyuq qotishmaning talab etilgan tarkibiga asoslanib, shixtaning o‗rtacha 22 kimyoviy tarkibini aniqlashdan iborat. Agar kuyindi tajriba ma‘lumotlariga ko‗ra o‗rtacha statik qiymat kabi qabul qilinadigan bo‗lsa, u holda hisoblash quyidagi formulaga binoan bajariladi: ( ) ( ) bu yerda: ( )— shixtadagi i- elementning o‗rtacha miqdori, massasiga ko‗ra % hisobida; Ki(s) — suyuq qotishmadagi i- elementning zarur bo‗lgan miqdori, %; Ui — kuyindi (-), qirmoch (+) ning suyuqlantirish vaqtida i- elementning dastlabki miqdoridan % hisobida. So‗ngra shixtaning o‗rtacha tarkibi bo‗yicha uning Xi ,..., Xn lardan tashkil topgan komponentlarining massa ulushi hisoblab topiladi. Bu hisobni uch xil usul bilan bajarish mumkin: grafik, analitik va tanlash usullari. Uch usulning barchasi chiziqli tenglamalar sistemasini yechishga keltiriladi: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) } (1.2) (1.2) tenglamalar sistemasini EHM yordamida osongina yechish mumkin. Bunda shixta tarkibini hisoblashni chiziqli dasturlash usulidan foydalanib optimallash bilan birgalikda bajarish mumkin. Buning uchun (1.2) sistema qator cheklanishlar bilan to‗ldiriladi, sistema tenglamalaridan har qaysisi esa mazkur elementning shixtadagi yuqorigi ( ) va pastki ( ) miqdori chegaralarini ifodalovchi ikkita tengsizlik ko‗rinishida tasavvur etiladi: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) } (1.3) Optimallash mezoni qilib, odatda, shixta narxi tanlanadi. Undan optimallash masalasi funksional minimumini topishdan iborat bo‗ladi: ∑ , (1.4) bu yerda: Cj — shixta j- komponentining narxi; Xj — shixtadagi j - komponentning miqdori. 23 Shixta tarkibini hisoblashda amalda, ko‗pincha, tanlash usulidan foydalaniladi. Bunda komponentlarning massa ulushi, odatda, foizlarda ifodalanadi, masalani yechish esa jadval ko‗rinishida
Vagrankalarda istalgan suyuqlantirish jarayoniga xos bo‗lgan operatsiya tegishli zonalarda amalga oshiriladi (1.5- rasm). Qizdirish zonasida qizigan gazlar metallni qizdiradi. Bunda metall gaz fazasi bilan o‗zaro ta‘sirlashadi, buning natijasida metall oksidlanadi; koks qizib uchuvchan moddalarini yo‗qotadi va h.k. Suyuqlantirish operatsiyasi metallni qattiq holatdan suyuq holatga o‗tishi va bu zonada murakkab o‗zaro ta‘sir ko‗rsatishi bilan xarakterlanadi. O‗ta qizish zonasida suyuq metall va hosil bo‗ladigan suyuq shlak bir-biri bilan, shuningdek, gaz fazasi koks hamda pech futerovkasi bilan reaksiyaga kirishadi. Va nihoyat, to‗planish zonasida suyuq metall shlak va koks bilan reaksiyaga kirishadi. 27 Zonalar Fazalarning o‗zaro ta‘siri Qizdirish Suyuqlanish O‗ta qizdirish To‗plash a) Davrlar Fazalarning o‗zaro ta‘siri Qizdirish va suyuqlanish O‗ta qizdirish va me‘yoriga yetkazish b) 1.5- rasm. Suyuqlantirish zonalari (a) va davrlari (b) bo‗yicha fazalar o‗zaro ta‘siri sxemasi: 1 — qattiq metall; 2 — koks yoki karbyurizator; 3 — flyuslar; 4 — beriladigan gaz; 5 — pech futerovkasi; 6 — suyuq metall; 7 — suyuq shlak; 8 — pechning gaz fazasi. 28 Cho‗yan elektr pechlarda suyuqlantirilganda jarayon ikkita asosiy davrga bo‗linadi: qizdirish — suyuqlantirish va o‗ta qizdirish — me‘yoriga yetkazish. 1.5-b rasmda induksion pechda suyuqlantirish operatsiyasini amalga oshirish sxemasi ko‗rsatilgan. Pechni yuklash operatsiyasidan keyin bir yo‗la amalga oshiriladigan qizdirish va eritish operatsiyalari sodir bo‗ladi. Shixta, odatda, oldingi suyuqlantirish jarayonidan qolgan suyuq metall qoldig‗iga solinadi, shuning uchun ham qizish va suyuqlantirish suyuq metallning qattiq metall bilan o‗zaro ta‘siriga bog‗liq. Bunda ishtirok etgan gaz fazasi metallni oksidlaydi. O‗ta qizdirish davrida barcha metall suyuq holatda bo‗ladi hamda pechning shlaki va futerovkasi bilan o‗zaro ta‘sirlashadi. Jarayon oxirida suyuq qotishma hosil bo‗ladi. Suyuqlantirish jarayonida fazalarning bir-biriga ta‘sir etishi natijasida cho‗yanning kimyoviy tarkibi shakllanadi. Kimyoviy tarkibning shakllanishiga fazalar o‗zaro ta‘sirining quyidagi turlari ta‘sir ko‗rsatadi: qattiq metallning gaz fazasi bilan oksidlanishi (I Ox bilan belgilaymiz); suyuq metallning gaz fazasi bilan oksidlanishi (II Ox); metallning shlak bilan oksidlanishi (III Ox); elementlarni koks yoki karbyurizator uglerodi vositasida qaytarish (I Red); uglerodni eritish (I R), cho‗yanning bitta elementini boshqasi bilan qaytarish (II Red). Massa uzatish koeffitsiyenti tegishlicha va va hokazolar bilan xarakterlanishi mumkin. Natijada, har qaysi zona yoki davr uchun qotishma kimyoviy tarkibining o‗zgarishini xarakterlovchi massa uzatish koeffitsiyentini topish mumkin. Uning qiymatiga suyuqlantirishdagi termodinamik sharoitlar (atmosfera, shlak tarkibi va suyuqlantirishning konkret usulini amalga oshirish bilan bog‗liq bo‗lgan jarayonlarning sodir bo‗lish mexanizmi) ta‘sir etadi. Birinchi zonada (birinchi davrda, 1.5- b rasmga q.) qattiq shixta materiallari gaz fazasi bilan reaksiyaga kirishadi. Bunda atmosfera temirga ta‘sir etib, uni oksidlaydi: Fe + CO2 = FeO + CO. (1.12) 29 Shixta metall bo‗lakchalarining sirtida cho‗yanning boshqa elementlari ham oksidlanishi mumkin. Bundan tashqari, metall gazdagi oltingugurt bilan to‗yinishi mumkin: 3Fe + SO2 = FeS + 2FeO. (1.13) Bu zonada ohaktosh quyidagi reaksiya bo‗yicha parchalanadi: CaSO3 = CaO + CO2. (1.14) Bunda yoqilg‗i namligini va uchuvchan moddalarini yo‗qotadi. Ikkinchi zonada (suyuqlanish zonasi) shixtaning metall komponentlari suyuqlanadi va oksidlanish, oltingugurtga to‗yinish hamda uglerodsizlanish jarayonlari birinchi zonaga qaraganda ancha jadal sodir boiadi. Bunda temir (II) oksidi FeO elementlarining ikkilamchi oksidlanish reaksiyasi sodir bo‗ladi, Temir (II) oksidi erigan metall bilan birgalikda oqib quyidagi tipdagi reaksiyalar bo‗yicha Si, Mn va C bilan reaksiyaga kirishadi: Me + FeO = Fe + MeO. (1.15) Uchinchi zonada (o‗ta qizdirish zonasi) suyuq metall koks bolakchalari bo‗ylab tomchilar va oqimlar ko‗rinishida oqib tushadi hamda o‗ta qiziydi. Natijada, uglerodlanish, shuningdek C va S larning erib, koksdan ajralish hamda elementlarning quyidagi tipdagi reaksiya bo‗yicha qaytarilish jarayonlari boshlanadi: < C > + (MeO) = [Me] + {CO}. (1.15 a) Bu zonada shlak hosil bo‗la boshlaydi. Ozod kislorod tufayli furmalar zonasida tipdagi reaksiya bo‗yicha elementlar jadal oksidlanishi mumkin. Birinchi navbatda temir 30 oksidlanadi. Bunda temir (II) oksidi Mn, Si, C larni oksidlaydi (1.15 reaksiya). Metall tomchilari koks bilan kontaktlashganda (1,15 a) tipdagi reaksiyalar bo‗yicha elementlar intensiv uglerodlanadi va qaytariladi. Keyin shlak hosil bo‗lishi tugaydi. To‗rtinchi zonada (to‗plash zonasi) metall va shlak biroz soviydi. Metall gornda to‗planadi va koks bilan kontaktlashib koksdagi uglerod hamda oltingugurtni eritadi. Vagrankalardan (ularda metall gornda to‗planadi) olingan cho‗yan tarkibida C va S miqdori ko‗proq bo‗ladi. Barcha fizik-kimyoviy jarayonlar natijasida Si va Mn ularning shixtadagi dastlabki miqdoriga qaraganda tegishlicha 15—25% va 25— 30% kamayadi. Natijada uglerod va oltingugurt miqdori ortadi. Temir miqdori ham biroz kamayadi. Uning oksidlari, Si va Mn oksidlari, yoqilg‗i kuli hamda futerovkaning erigan sirti vagranka shlakini tashkil etadi.