Электрлік пештердің классификациясы

Электрлік пештер классификациясының негізі – электрлік энергияны жылуға айналдыру (164 сурет). Осы қағида бойынша электрпештерін доғалы және кенді термиялық; кедергімен қыздыру; электроқожды үрдістер үшін; индукционды қыздыру; диэлектрлік қыздыру; электронды-сәулелік қыздыру; плазмалық қыздыру; инфрақызыл қыздыру; лазерлік қыздыру және т.б. электрлік энергияны жылуға электроқыздыру кезінде айналдырудың негізгі әдістері: 1 – жылуизоляциялық футеровка; 2 – қыздырылатын бұйым немесе орта; 3 – күш қорегінің көздері; 4 – қыздырғыштар; 5 – индукторлар; 6 – экран-қыздырғыш; 7 – электродтар; 8 – фокустаушы жүйе; 9 – катод; 10 – ион көздері.

Доғалы және кенді термиялық пештерде электрлік энергия доғалы бөліктің плазмасында жылуға айналады, ол бірі қорытылатын материалдың массасы болып табылатын екі электродатар арасындағы кеңістікте болады ( 164, д, е сурет).

Кедергімен қыздыру тік және жанама қыздыру пештерінде жүзеге асуы мүмкін. Тік қыздыру пештерінде (164, г сурет) электрлік энергия токтың қыздырылатын дене бойымен өтуі кезінде жылуға айналады, бұл ток төмендету трансформаторы арқылы қоректендіретін электрлік желіге қосылады. Жанама және инфрақызыл қыздыру пештерінде (164, а сурет) электрлік энергимя токтың үлкен омдық кедергісі бар (қыздырғыштар) элементтер арқылы өту кезінде жылуға айналады және қыздырылатын денеге негізінен конвекция мен сәулешығару есебінде беріледі.

Электроқожды үрдістерге арналған пештер тікелей қыздыру пештерінің арнайы түріне жатады, онда электрлік ток мына жүйеде айналады: «қорек көзі – тазартылатын кесек (шығындалатын электрод) – рафинделетін қож - тазартылатын кесек – су суытатын кристаллизатор – қорек көзі», ал токтың өту есебіндегі негізгі қыздырылатын дене рафинделетін қож болып табылады, одан жылу басқа элементтерге жылуөткізгіштікпен беріледі.

Индукционды пештерде қыздырылатын денені (164, б) немесе осы денені қамтитын экран-қыздырғышты (164, в) ауыспалы элеткромагниттік ортаға орналастырады және ондағы айналатын құйынды токтармен қыздырады. Диэлектрлік қыздыру пештерінде өңделетін материалды жоғарыжиілікті контурдың бөлігі болып табылатын конденсатор пластиналар арасына қояды. Қыздыру бұл материалдағы диэлектрлік шығындардың шығуы есебінде пайда болады. Егер қыздырылатын материал жартылай өткізгіш болса, онда қыздыру ығысу тогы мен өткізгіш тогын жүргізу есебінде орындалады.

Электронды-сәулелік пештерде электромагнитті ортамен үделетін және фокусталатын электрондар шоғырының (ағынының) энергиясы қыздырылатын дене массасындағы электрондардың тежелуі арқылы жылуға айналады (164, ж,з сурет).

Доғалы және электроқожды жалпыметаллургиялық қолданыстағы электропештерді ұнтақты металлургияда ұнтаққа тозаңдатуға бағытталған қорытпаларды алу үшін қолданады. Кедергімен қыздыруға арналған электропештер ұнтақтақты металлургияда қолданалатын пештердің негізгі бөлігін құрайды, және жоғарыда аталған технологиялық операциялардың барлығын орындау кезінде қолданылады. Индукционды қыздыру электропештерін баяу балқитын қосылыстардың ұнтақтарын элементтер синтезімен алу, пісіру, ұнтақты бұйымдарды термоөңдеу, ұнтақты дайындамаларды қысыммен өңдеуге дейін қыздыру кезінде пайдаланады.

Электронды-сәулелік қыздыратын электропештерді ұнтақтардың кейбір түрлерін пісіру кезінде қолданады. Басқа типтегі электропештерді ұнтақты металлургияда мүлдем қолданбайды.

Энергияның айналу қағидасына тәуелсіз, пештерді келесідей классификациялайды: пештің жұмыс кеңістігіндегі максимал температура деңгейі бойынша – төментемпературалы (< 873 К), орташа температуралы (873−1 523 К) және жоғарытемпературалы (≥ 1 523 К); пештің жұмыс кеңістігіндегі атмосфера сипаты бойынша – ауалы ортасы бар пештер, қорғайтын газды ортасы бар компрессионды пештер, вакуумды және вакуумды-компрессионды пештер; технологиялық цикл сипаты бойынша – периодты әрекетті және үзіліссіз әрекетті пештер.

Кедергімен қыздыру пештері

Ұнтақты металлургияда қолданылатын периодты әрекетті пештерде тікелей және жанама қыздыру қағидаларын қолданады. Тікелей қыздыру әдісімен қалпақшалы пештерде баяу балқитын металл ұнтақтарынан ұзын тығыздау штабиктерін пісіруді жүргізеді. Тікелей қыздыру сондай-ақ электроимпульсты пісіру пештерінде қолданылады. Азжылуөткізгіш диэлектрлік материалдан жасалған құрсауға қойылған пісірілетін бос себілген ұнтақ, мына жүйенің аймағы болып табылады: «импульсты кернеу көзі – бірінші пуансон – ұнтақ – екінші пуансон – импульсты кернеу көзі». Мұндай жүйеде жоғары кернеулі бір немесе бірнеше импульстардың қозуы кезінде бөлшектердің түйісу нүктелерінде жылудың шығуымен бос себілген ұнтақ массасының ойығы болады, соның арқасында бос себілген ұнтақ байланыстырушы жоғарыкеуекті денеге түрленеді. Пісірілген дайындамаларды қысыммен өңдеумен (қалыптау, түсіру, экструдирлеу және т.б.) бірге тікелеу қыздыруды жалпыөнеркәсіптік қолданыстағы пештерде (қондырғыларда) жүзеге асырады. Бірлік дайындаманың тікелей қыздыру ұзақтығы ондаған секундты алады, металлдың қышқылдану есебінен шығындалуы минимал, қақтың болмауы қысыммен өңделетін құралдың ұзаққа жарамдылығын жоғаралатады.

Жанама қыздыру пештерін құрылымдық белгілері және оларға байланысты бұйымды тиеу мен түсіру бойынша классификациялайды (165 сурет).

165 сурет. Жанама қыздырылатын периодты әрекетті пештер: а – камералы; б – шахталы; в – элекваторлы; г – қалпақшалы.

Камералы пештерде бұйымды тиеу мен түсіруді (165, а сурет) пештің алдыңғы қабырғасында орналасқан есік арқылы көлденең жазықтықта жүзеге асырады. Шахталы пештерде (165, б сурет) бұйымды цилиндрлік тік шахтаға – пештің жұмыс аймағына тиеуді жоғарыдан орындайды, бұйымды шахтаның төменгі бөлігінде орналасқан стационарлы тіреуішке түсіреді.

Элеваторлы пештерде (165, в сурет) бұйымды цилиндрлік тік жұмыс аймағына төменнен, пештің алынатын негізімен құрылымдық біріккен тіреуіште жылжытады. Қалпақшалы пештерде (165, г сурет) бұйымды қыздыру алдында стационарлы тіреуішке орнатады және қалпақшамен жабады – қақпақпен, оның ішінде қыздырғыштар, жылу изоляциясы және пештің басқа да құрылымдық элементтері орнатылған.

Периодты әрекеттегі пештер тиеу-түсіру камераларымен жабдықталуы мүмкін (165 сурет), олар қыздыру камерасынан герметикалық түрде (бекітпе) бөлінген. Тиеу-түсіру камералары бар пештер жартылай үзіліссіз режимде пайдаланылады, өйткені тиеу және түсіру кезінде қыздыру камерасының күштік қорегі өшпейді және ондағы температура төмендемейді (166 сурет). Ұнтақты металлургияда негізінен қорғау атмосферасы бар пештерді және вакууды пештерді қолданады. Ауалы жұмыс ортасы бар пештер феррит пен оксидті керамика ұнтақтарын алу мен пісіру барысында қолданады.

166 сурет. Жыртылай үзіліссіз әрекетті пештер: а – шахталы; б – элеваторлы.

Пеш құрылымдарының негізгі элементтеріне қыздыру және суыту камералары, жылуизоляция (жаппай жинау-футеровка немесе экран жинағы түрінде орындалатын), токжүргізу қыздырғыштары, айдайтын вакуумды жүйелер, қыздыру режимімен автоматты басқару жүйелері жатады.

Технологиялық сипаттамалар есебі. Кедергі түсіру пештерінің технологиялық есебі (жобалы немесе сынау) екі негізгі сипаттаманы анықтауды қарастырады: белгіленген қуатты және пеш өнімділігін.

167 сурет. Түсіретін пеш жұмыстарының графиктері

Периодтты әрекетті пештің қажетті қуатын Рпотр, Вт, қыздыру кезіндегі жылу шығыны бойынша есептейді (167 сурет), өйткені дәл осы кезеңде энергияның максимал мөлшері қажет болады:

Pпотр = qн /τн.

167, б суретте көрсетілген цикл үшін өнімділікті мына формуламен есептейді:

167, а суретте көрсетілген цикл үшін құрауыш пот.охл охл q τ = 0.

Қажетті қуаттың алынған мәнін 10-50%-ға ұлғайту керек; пештің белгіленген қуаты Р, Вт мынаған тең:

Р = kм Рпотр = (1,1−1,5) Рпотр,

мұнда k_м – қуаттың қор коэффициенті, ол келесілерді ескереді:

• желі кернеуінің номинал мәнге қарсы төмендеу мүмкіндігі;

• уақыттың өтуімен қыздыру элементтер кедергісінің ұлғаюы (қыздырғыш материалының («тозуы»);

• пештің суық күйден суыту режиміне форсирование.

Пештің жұмыс температурасы жоғары және қалау көлемді болған сайын, соғұрлым қалаумен көбірек жылу шоғырланады, қуаттың қор коэффициентін пештің суық күйден қызу уақытын азайту үшін үлкен етіп қабылдаған жөн.

Пештің қызу уақыты (тиеусіз) τ_раз, с, мына формуламен анықталады:

Мұнда Qак.п – пештің суық күйден жұмыс температурасында стационарлы режимге дейін қызуы кезіндегі қалаумен және қызуға төзімді құрылыммен шоғырланатын жылу мөлшері; ∑q_пот – стационарлы режим барысында пеш қабырғалары бойындағы қосынды жылу шығындары.

Периодты әрекетті пештің жылу ПӘК-і түсіргіштің қызуына шығындалатын пайдалы жылудың цикл уақытында жұмсалатын, барлық жылуға қатынасына тең: ------

Электроэнергияның меншікті шығыны ω, Дж/кг, яғни оның материал массасының бірлігіне кететін шығынын келесі формуламен анықтайды:

ω= /GQ ,

мұнды Gcaд – пеште өңделетін жүк массасы, кг. Егер пеш жұмыс кеңістігінің габариттері бойынша үлкен болса, онда ол бөлімдерге бөлінеді – жылу аймақтары. Әр жылу аймақтары сәйкес қыздырғыштар қуатының өзгеруімен температураны өздігінен реттеуішке ие. Пештің жұмыс кеңістігін және оның қуатының жылу аймақтарына бөліну қағидасы температураның пеш ішінде біркелкі таралуының қажеттілігіне негізделеді. Технологиялық режимнің температураның таралу біркелкілігіне талаптары жоғары болған сайын, аймақ өлшемдері биіктігі мен ұзындығы бойынша кіші болады (атмосфераның мәжбүрсіз таралатын пештер үшін).

Мәжбүрлі таралу пештерінде бұйымды қыздырудың біркелкілігіне газ ортасының қозғалуын ұйымдастырумен және газ жылдамдығының үлкен мөлшерімен жетуге болады. Пештің өнімділігін анықтау үшін қызу τн, ұстау τв және суыту τ0 периодының ұзақтылығын есептеу керек (167 суретке қара). τн және τ0 есептеу кезінде жылутехникалық есептер шешіледі.

Ұстау ұзақтылығын инженер-технолог материал кеуектілігіне (пісіру кезінде), құрамның гомогенизациясының деңгейіне, қоспалардан тазарту деңгейіне қойылатын талаптарды ескеріп анықтайды және көп жағдайда тәжірибелі түрде өндірісті технологиялық дайындау периодында белгіленеді.

Түсіргішті қыздыру ұзақтылығын есептеу келесі кезекпен жүргізіледі:

1. Қыздырылатын дайындамаларды (қыздырылатын материалды) пештің жұмыс кеңістігіне орналастыру сұлбасын қабылдайды, бұл сұлбаны тірек элементтерінің қабілеттілігімен, қызу біркелкілігіне қойылатын талаптармен келістіреді.

2. Бұл сұлбаны ескеру арқылы тиеудің жылутехникалық массивтілігін анықтайды. Сәулеленумен жылуалмастыру кезінде тиеу Старк формуласының критериінің мәнінде жылутехникалық массивті болып саналады.

мұнда Спр – пеш-тиеу жүйесінің сәулешығаруының келтірілген коэффициенті; Qп – пеш жылулығы, Qп = (Тп/100)4; Тп – пеш температурасы; l – жүктің анықтайтын мөлшері, ол пластина түріндегі жүктің симметриялық екіжақты қызу жағдайында оның енінің жартысына тең, пластинаның біржақты қызуында – оның қалыңдығына, цилиндр түріндегі жүк болғанда – оның радиусына; λ – жүк материалының жылуөткізгіштігі.

Ұнтақтар мен ұнтақты дайындамаларды қыздыру ұзақтылығын есептеудің негізгі ерекшеліктерінің бірі – жылуөткізудің кеуектілікке тәуелділігін ескеру қажеттілігі болып табылады, ал қалпына келтіру, карбидизация және басқа да үрдістер үшін пештерді есептеу кезінде – тиеу материалының химиялық құрамының өзгеруіне байланысты жылуөткізгішті өзгертуді ескеру қажеттілігі. Жүкті конвекциямен қыздыру кезінде және конвекцияның және сәулеленудің біріккен әрекеті кезінде ол Био критериясының мәні кезінде жылутехникалық массивті болып саналады: Bi = αl/λ ≥ 0,5,

мұнда, α – конвекциямен жылуберілу коэффициенті, немесе сәулелену-конвекциямен жылуберілудің қосынды коэффициенті.

3. Қыздыру ұзақтылығын келесі формуламен есептейді: жылутехникалық массивті плитаның (қапсырманың) біржақты қызуы кезінде формула келесідей болады:

мұнда G – жүк массасы; С – жүк материалының меншікті жылусыйымдылығы; --- - жүктің соңғы және бастапқы температурасы; Fз – қыздырғышқа айналған немесе конвекциялайтын газбен жуылатын жүк бетінің ауданы; жылутехникалық массивті плитаның (қапсырманың) екіжақты қызуы кезінде формула:

мұнда R – цилиндр радиусы;

жылутехникалық жіңішке жүкті қыздыру кезінде формула 2

мұнда tп – пеш температурасы °С; tз – жүк температурасы, °С; ; Fз.o – жүктің сәулеленетін беті; αконв – конвекциямен жылуберу коэффициенті, 873К жоғары температуралы пештерде 11,6−17,4 Вт/(м2·К) тең болады; Fз.к – конвекцияланатын газбен жуылатын жүктің беті; εнагр, εз – қыздырғыштар мен жүктердің материалдарының қаралық коэффициенті.

Технологиялық бөлім

Қазіргі заманғы қатты қорытпалар әр түрлі және олардың маркаларының саны 100-ден асады. Пісірілген қатты қорытпалар вольфрамқұрамды және вольфрамсыз болып келеді. Вольфрамсыз қатты қорытпаларға, соның ішінде, титан карбидінен және байланыстыратын никель-молибденді қорытпадан тұратын қорытпаларға келейік. Бұл қорытпа тобын машина жасауда, білдек жасауда, тамақ өнеркәсібінде жиі қолданады.

Титан карбиді негізіндегі қорытпалар пайдалану қасиеттері бойынша ұсақ құрылымының, титан карбидінің жоғары тұрақтылығының (TiC) және өңделетін материалымен адгезионды схватываниесінің жоқ болуының арқасында вольфрам карбиді негізіндегі қорытпалардан асып түседі.

Технологиялық үрдістің сұлбасын таңдау және негіздеу

Вольфрамсыз қатты қорытпалардан өнімдерді өндіру үшін бірқатар технологиялар бар. Негізінен, технологиялар қалыптау әдістеріне қарай ерекшеленеді. Соның ішінде, берілген материал үшін мына әдістер қолданылады:

9. Пресс-қалыптарда пресстеу;

10. Ыстықтай статикалық пресстеу;

11. Изостатикалық ыстықтай пресстеу;

12. Термопластикалық шликерлерді ыстықтай құю.

Әр әдісті қарастырайық.

Пресс-қалыптарда пресстеу – қатты қорытпаларды өңдеудегі ең кең таралған әдіс. Кейбір ерекшеліктері ұнтақ қоспаларының икемділігінің аз болуынан және олардың жоғары дисперстілігінен туындаған. Қатты қорытпалар қоспасынан жасалған дайындамалардың құрамында пластикалық емес баяу балқитын қосылыстар бөлшектерінің болуынан, қатпарлы жырақтардың туындау қауіптілігінсіз жетуге болатын тығыздалу деңгейіндегі қажетті беріктілігі жоқ. Қосылыстардың жоғарғы дисперстілігі пресстелу кезінде қатпарлы жырақтардың болуынан жоғары қысымдарды қолдануға мүмкіндік бермейді. Сондықтан қатты қорытпалар қосылысында пресстеуге дейін пластификациялық заттарды енгізеді.

Пресстелу қысымы 50 – 150 Мпа шегінде қосылысқа енгізілген пластификатордың сапасын және мөлшеріне қарай ауытқиды. Бұл кезде дайындамалар кеуектілігі 50%-ды құрайды, ал пісіру кезіндегі сызықтық отыру – 20 %. Аса үлкен қысымды пайдалану қысымды алу немесе дайындаманы пресс-қалыптан шығарып алу кезінде олардың жарылуына әкеліп соғады. Күрделі пішінді дайындамаларды пішіндеу кезінде, қосылыстың берілген қысым әсерінен барлық бағытта бірқалыпты ағу қабілеттілігінің болмауы салдарынан оның барлық бөлшектеріндегі бірқалыпты тығыздықты алу өте қиын. Бұл төмен механикалық беріктілік салдарынан дайындаманың аса тығыз бөлігінің бұзылуын туындатады, немесе біркелкі емес тығыздық әсерінен пісіру кезінде бүкіл өнімнің пішінінің бұзылуына алып келеді.

Ыстықтай пресстеу берік және тығыз графиттен дайындалған пресс-қалыптарда жүзеге асады. Пресс-қалыптарды пуансон мен матрица арқылы токты тікелей өткізумен, индукционды әдіспен қыздырады, немесе пуансонға бір не екіжақты қысым түсіру арқылы жанама қыздыруды қолданады. Пісірілетін өнімдердің графитті пресс-қалыптың жұмыс бөлігіне жабысып қалуын болдырмау мақсатында (бұл әр пісіруден кейін пресс-қалыптың бұзылуын тудырады), пресстелетін материалға жабысатын матрицаның ішкі қабырғалары мен пуансон бетін ыстықтай пресстеу алдында арнайы маймен, мысалы глицериндегі майлы қабыршақты графит суспензиясымен жағады.

Ыстықтай пресстеу барысында қыздыру, ұстау және суыту ұзақтылығы едәуір қысқарады. Пісіру үрдістері бөлек пресстеу мен пісірудің қарапайым әдісінде 1 – 2 сағ., ал ыстықтай пресстеу кезінде 3 – 10 мин-қа ғана созылады.

Титан карбиді негізіндегі қатты қорытпалардан жасалған өнімдерді дайындау үшін изостатикалық ыстықтай пресстеу әдісі қалдық кеуектілікті азайту есебінде қорытпалардың пайдалану сипаттамаларын жақсарту үшін қолданылады.

Ашық кеуектілігі бар кезекті пресстелген дайындамаларды немесе ұнтақты шихталарды пресстеу кезінде әржақты сығу әсерін қамтамасыз ету үшін болаттан, баяу балқитын металлдардан немесе кварцты шыныдан жасалған қабыршықтарды қолданады. Қабыршықтарды ұнтақпен толтырады, дірілді тығыздауды қолданады, содан соң қабыршықтарды вакуумдеп герметизациялайды. Осындай жолмен дайындалған қабыршықтарды пресстелетін қатты қорытпамен бірге газостат камерасына салады. Сосын қысымы 30 Мпа камерағы инертті газды (Ar, Нe) айдайды, қабыршықты 1320 – 1350 ⁰С температурада қыздырады. Қызу кезінде сығылған газды тарату салдарынан оның қысымы 100-300 Мпа-ға дейін жоғарылайды, Паскаль заңы бойынша, қабыршықтың барлық бағытында бірдей күшпен, оның бет мөлшеріне пропорционал беріледі. ИЫП үрдісіндегі қысым астында ұстау ұзақтылығы, алынған дайындамалар өлшеміне байланысты 1 – 4 сағ құрайды.

ИЫП әдісімен қатты қорытпалардан минимал кеуектілікті ірігабаритті дайындамалар алады. Бұл әдіс ыстықтай пресстеу әдісімен ұқсастықтары көп, сол сияқты күрделі пішінді және үлкен өлшемді өнімдерді дайындауда қолданылмайды.

Шликерлі құю қаттықорытпалы өнімдерді дайындауда дұрыс әдіс болып табылады. Пластификатор ретінде ПАВ қоспасы бар (ара балауыз, олеинді, пальмитинді, стеаринді қышқыл церезин) парафинді қолданады, оны 3 – 6% мөлшерінде қосады. Қоспаларды араластыру алдында парафинді балқытып, 85 – 90 ⁰С –қа дейін ысытады және оған ПАВ қосады.

Пластификаторы бар қаттықорытпалы қоспаны дайындау үшін оның құрауыштарын термостатты пропеллерлі араластырғышта 85 – 90 ⁰С температурада 4 – 6 сағ ішінде араластырады. Қоспаларды араластыру барысында ұнтақты өнімдердің жоғары кеуектілігіне себеп болатын, ауа көпіршіктерінің туындауына мүмкіндік береді. Бұл қолайсыз жағдай араласқан қоспаның термостаттаы араластырғышта араласу үрдісінде немесе вакуумды электрлік шкафта қоспаның 85 – 90 ⁰С-қа дейін 1-2сағатта (қалдық қысым 60-70Па) қызуы кезінде вакуумдалуымен ескертіледі.

Содан кейін қоспаны 65 – 70 ⁰С температурадағы термостатты құю аппаратына құяды. Сығылған ауа немесе инертті газ (0,3 – 0,6 Мпа) көмегімен қоспаны 20-25 ⁰С қыздырылған болат пресс-пішіннің тесігіне қояды, ол пішіндеу кезінде аппараттың жоғарғы плитасына пневматикалық, гидравликалық немесе механикалық қысқышпен қысылған. Жүктемені алғаннан кейін пресс-пішінді шешіп, одан пішінделген өнімді алып шығарады.

Термопластикалық шликерлерін ыстықтай құюдың артықшылығы мынада, тығыздық құйма көлемі бойынша (оның пішініне тәуелсіз) біркелкі болады, соның салдарынан пісіру кезінде өнімнің геометриялық пішінінің бұзылуы болмайды.

Термопластикалық шликерлерді ыстықтай құю әдісі ірігабаритті тетіктерді дайындауда қолданылмайды, алайда ол күрделі пішінді, ұзындықтың жанама қимаға қатынасы үлкен болатын (түрлі пішінді құбырлар мен шыбықтар, түрлі типтегі шиыршықтар, фреза, бұрғыма типтес пішінді бұйымдар, диаметрі 20-100 мкм жіңішке тесіктері бар бұйымдар, арнайы пішінді кескіштер, ұрғылау штамптарының фигуралы пуансондары, түйістіре пісіру электродатары және т.б.) қаттықорытпалы бұйымдарды өндіруде кеңінен қолданылады.

Берілген технологиялық сұлбаны операциялары бойынша қарастырайық.

Мөлшерлеу

Мөлшерлеу операциясының мақсаты – шихтадағы және соңғы өнімді дайындау кезіндегі құрауыштардың ең оңтайлы қатынасын ұстану болып табылады.

Берілген операцияда мөлшерлеуіш-автомат қолданылады. Мөлшерлеу үрдісінде біз берілген материалдардың оңтайлы мөлшерін технологиялық үрдісті жалғасытру үшін аламыз.

Мөлшерлеу үрдісін автоматтандыру қымбат тұратын шикізат шығынын азайтуға, операция уақытын қысқартуға, сондай-ақ қызметкерлер санын және өнімнің өз бағасын қысқартуға мүмкіндік береді.

Араластыру

Араластыру үрдісінде ұнтақтардың бөлшектерін ұсақтау орын алады. Операция мақсаты – цементтейтін металлы бар ұнтақтар қоспасын дайындау.

Ұсақтаудың бірінші периодында қатты қорытпа құрауыштарының түйіршіктілігі өзгереді. Қатты қорытпаларды сулай ұсату үшін қолданылатын спирт ұсатылатын материалымен химиялық байланысқа түспейді. Ұсатудың максимал тиімділігіне спирттің 220 – 400мм-ін 1 кг қоспаға енгізу кезінде себілу тығыздығына байланысты жетеміз.

Ұсатудың тиімділігі сондай-ақ шар-қоспа қатынасының ұлғаюымен жоғарылайды, әдетте ол 2,5-3,5 құрайды, уақыты – 48 сағат.

Берілген операцияда қатты қорытпа қоспаларын сулай ұсату үшін шарлы диірмен қолданылады.

Дистилляция

Берілген операцияның мақсаты спиртті қаттықорытпалы қоспадан алып тастауда.

Берілген операцияда спиртті ұшыруға арналған аппарат қолданылады. 200⁰С дейінгі температурада қаттақорытпалы қоспадан спирт ұшып шығады, бұл кезде материалмен химиялық байланыс орын алмайды, қайнаудың төмен температурасының салдарынан 4-6 сағат ішінде алынады.

Елеу

Алдыңғы операциядан келетін ұнтақты елеу ұнтақтарды фракцияларға бөлудің технологиялық операциясы болып табылады. Сондай-ақ бұл операцияда негізгі материалдан оны араластыру кезінде түскен әр түрлі қоспалар ажыратылады. Материалдың негізгі массасын мөлшері 0,5мкм болатын түйіршіктер құрайды.

Берілген операцияда серіппе-амортизаторда бекітілген, тоғыны бар стационарлы дірілді елеуіш қолданылады. Тоғынның дірілі көлденең жазықтықта дебалансты құрылға көмегімен.

Араластыру

Бұл операцияның мақсаты – қалыптаудың келесі үрдістеріне жарамды ұнтақтар қоспасын дайындау. Бұл операцияны орындау жағдайына соңғы өнімнің – дайын қорытпаның қасиеті тәуелді болады.

Қатты баяу балқитын құрауыштың ұнтақтары (Ti C – 79%), аз созымдылығымен ерекшеленеді. Сондықтан пресстеу алдында, TiC – 79%, Ni – 17%, Mo – 4% тұратын қоспаға пластификациялау заттарын енгізеді, олар пресстелуді жақсартады, прессовка мен пресс-пішін арасындағы үйкелісті азайтады, дайындамаларға пластификатордың жабысу қабілеттілігінің есебінде қосымша беріктілік береді. Берілген жағдайда пластификатор ретінде беттік-белсенді заттары (ББЗ) бар парафин қолданылады. ББЗ ретінде ара балауызын, олеинді, стеаринді қышқылды, церезинді қолданады, оларды парафинге 3 – 6% мөлшерде қосады.

Қоспаларды арастырмас бұрын, парафинді балқытып, 85 – 90 ⁰С-қа дейін қыздырады сосын оған ББЗ енгізеді. Содан кейін пластификаторды термостатты пропеллерлі араластырғышта 0,5-0,75 сағ ішінде қарқынды араластырады, бұл кезде ББЗ пластификатордың барлық көлемі бойынша таралады. Қоспадағы байланыстыратын материал мөлшері және оның дисперстілігі көп болған сайын, пластификатор мөлшері де жоғары.

Қаттықорытпалы қоспаның құрауыштарын пластификатормен термостатты бірқатарлы шнекті араластырғышта 85 – 90 ⁰С-та 4-6 сағ бойы араластырады. Берілген жабдық қоспаның пластификатормен толық араласуын және қажетті өнімділікті қамтамасыз етеді, араластыру нәтижелерін не шихтаның физико-технологиялық қасиеттері бойынша, не үлгілердің химиялық талдауы бойынша бақылайды. Тәжірибеде қоспаның технологиялық сипаттамаларының бір бөлігін бақылайды және оның үлгілерінің химиялық талдауын жүргізеді.

Пішіндеу

Берілген операцияның мақсаты – бұйымның белгіленген өлшемін, пішінін және тығыздылығын алу.

Аралық операцияда жасалған қоспаны термостатты құю аппаратына құяды, ондағы температура 70 – 90 ⁰С. Сығылған ауа көмегімен, 0,3 – 0,6 МПа қысыммен қоспаны 25 ⁰С-ге дейін қыздырылған болат бөлшектелетін пресс-пішіннің тесігіне құяды, ол пішіндеу кезінде гидравликалық қысқышпен қысылған.

Отыру алынған дайындаманың пішінін өзгертпес үшін шликердегі қысымды оның толық қатаюы болмайынша төмендетпейді. Жақсы аққыштық, төмен жылуөткізгіштік және қатаюдың төмен жылдамдығы сапалы бұйымдарды алуға мүмкіндік береді. Жүктемені алғаннан кейін одан пішінделген өнімді шығарады.

Берілген операция үшін маркасы ЛМ 80 құю машинасын қолданады. Бұл үлгі гидрожетегі бар көлденең автоматты машиналарға жатады. Ол тораптардан және бөліктерден тұрады:

6. Негізі бар тұғырлар;

7. Массаны айдау торабы;

8. Пішінді бекіту торабы;

9. Басқаруы бар гидрожетек;

10. Суыту коммуникациясы;

11. Басқару жүйесі.

Құю машинасының электросұлбасы жұмыстың үш режимін қарастырады:

Автоматты;

Жартылай автоматты;

Реттейтін.

Өнімдерді пішіндеу барысында бастапқы екі режимді қолданады, бірақ оңтайлысы – автоматты. Бұл режим минимал шығынды қамтамасыз етеді, операция уақытын қысқартады, сондықтан да өнімнің өз бағасын төмендетеді, сондай-ақ қызметкерлер санын қысқартуға мүмкіндік береді.

Реттеу режимінде пресс-пішінді орнату жүргізіледі.

Пластификаторды айыру

Өнімді құйғанна соң соңғы рет пісіру алдында дайындамадан байланыстырушыны алып тастайды. Байланыстырушыны алу дайындамаларды балқытылған байланысты белсенді жоятын адсорбенттерде баяу қыздыру арқылы жүзеге асады.

Температураны жоғарылату кезінде байланыстырушыны алу кезеңмен жүреді – алдымен байланыстырушы балқиды, сосын жеңіл фракциялар буланады, ауыр көмірсутектердің пиролизі және көміртекті қалдықтың жануы орын алады.

Баяу балқитын қосылыстардың жіңішкедисперсті ұнтақтардан алынған құймалардан құрауышты алудың оңтайлы режимі ретінде бұйымды 8 сағат бойы 20-дан 600 ⁰С-ге дейін қыздыру қарастырылады. Қыздыру жылдамдығы 30-35⁰С/сағ құрайды, бірақ бұл кезде 2 сағ бойы 50-55 ⁰С болғанда аралық изотермиялық ұсталымды жасау керек, при 160 – 170 ⁰С болғанда 3-4 сағ бойы. Қыздырудың аса жоғары жылдамдығында құрауышты алу үрдісі қарқындай түседі. Бұйымның пішініне, бастапқы ұнтақтың габариттеріне және қасиеттеріне байланысты пластификаторды айыру режимдері өзгеруі мүмкін.

Құрауышты бұйымнан алып тастағаннан кейін оларды кейінгі өңдеуге қажетті беріктілікке ие болады.

Жіңішке ұнтақтардың қышқылдануға жоғары қабілеттілігінің салдарынан үрдісті қорғайтын ортада жасаған жөн, ондай орта ретінде әдетте сутек қолданылады, бұл құрауышты гидрогенизацияның есебінде алып тастауға себеп болады.

Берілген операцияда жабдықтан қатты қорытпалардың қоспаларын кептіру үшін муфельді пеш қолданылады. Берілген жабдықты қолдану жөнділігі энергияны минимал шығынмен қажетті өнімділікпен және шикізатты үнемді пайдаланумен түсіндіріледі.

Соңғы рет пісіру

Пісірудің негізгі мақсаты – пресстелген дайындамаларды тығыздау мен беріктеу, оларды қажетті физико-механикалық қасиеттерімен кіші бұйымдарға айналдыру болып табылады.

Берілген операцияда үзіліссіз әрекетті итергіш вакуумды электропешті СТВ-5٠23٠1,5/16Г қолданады. Белгілі болғандай, қорытпада құрауыш металл көп, баяу балқитын құрауыштың дисперстілігі жоғары және титан карбидінің құрамы төмен болған сайын пісіру температурасы да төмен болады. Берілген үрдіс үшін электропеш қажетті пісіру температурасын 1450 ⁰С және пісіру уақытын 1,5-2 сағ, вакуум тереңдігін 10^-1 Па қамтамасыз етеді.

Механикалық өңдеу

Берілген операцияның мақсаты мынада: тетік тапсырыс берушінің талаптарына сай қажетті өлшемдер мен конфигурацияға ие болуы қажет. Механикалық өңдеуді орындау үшін аймақта үш білдек қолданылады: токарлы-бұрамакескіш және бір ажарлайтын.

Токарлы-бұрамакескіш білдектерде мынадай жұмыстарды жасайды: сыртқы цилиндрлік, конусты және фасонды беттерді үшкірлеу, тетіктердің бүйіржақтарын кеседі, ішкі цилиндрлік беттерді егейді, бұрғылармен, тесіктерді өңдейді.

Жабдық санын есептеу және таңдау

Пресстеуге арналған жабдық қосымша қозғалыссыз құралда сырттан жанама қиманың бір берілісімен бұйымды бірқалыпты пресстелуді алуды қамтамасыз етеді.

Бұйым өлшемдері күшпен, себілмелі биіктікпен, тетіктің максимал өлшемімен және қолданылатын ұнтақты пресстеу коэффициентімен шектеледі.

Автомат келесі операцияларды орындайды:

Ұнтақты бункерден қоректендіргіш таспасына себу;

Ұнтақты таспамен матрицаға өткізу;

Матрицаны ұнтақпен толтыру;

Бұйымды матрицадан итеру;

Пресстелген бұйымды науаға итеру.

Ұнтақты бұйымдарды пресстеу үшін пресс-автоматтың жөндеу жүргізіледі.

Ең алдымен, пресс-пішін төлкені пресстеу үшін пресстейтін қорапқа салынады. Реттеу операциялары, пресстеуге сынақ жүргізіледі. Биіктік пен массаның қажетті мәндерінен ауытқулар болса пресстің жөнделуі жүзеге асады.

Пресстеудің бірнеше циклдарын орындап, «жөндеу» режимінде прессовкалардың өлшемдері мен массалары бойынша тұрақты нәтижелер алғаннан соң қоректендіргіш таспасын қосады, ал прессті автоматты режимдегі жұмысқа қайта қосады.

Прессті таңдау үшін берілген тетік үшін пресстелу күшін, содан соң қуат қорымен пресс күшін анықтау қажет.

Механикалық пресс-автоматтың КА-0628 техникалық сипаттамалары.

Номинал күш 63т, итеру күші 19т, себудің ең үлкен биіктігі 125мм, бір минуттағы қадам саны 32, қуат 22кВт, габариттік өлшемдер 1,77/2,50/2,29 м, массасы 9,50 т.

Жабдықтан мөлшерлеу үшін өнімділігі 25кг/сағ дейін мөлшерлеуіш-автоматты таңдаймыз, белгіленген қуат 0,25кВт, шамамен бағасы 340 руб.

Араластыру операциясы үшін өнімділігі 30кг/сағ дейін болатын қатты қорытпалардың қоспаларын сулай ұсақтауға арналған шарлы диірменді таңдаймыз, жұмыс кеңістігінің көлемі 0,18 м³, белгіленген қуат 2,8кВт, габариттік өлшемдері 0,7х1,03х1,4 м, шамамен бағасы 2,2мың руб.

Дистилляция операциясы үшін өнімділігі 50кг/сағ болатын қаттықорытпалы қоспадан спиртті ұшыру үшін аппарат таңдаймыз, қолданылатын қуат 1,6кВт, жұмыс кеңістігінің көлемі 0,6х0,95м, шамамен бағасы 960руб.

Елеу операциясы үшін серіппе-амортизаторға бекітілген, тоғыны бар стационарлы дірілді елеуішті таңдаймыз. Көлденең жазықтықтағы тоғын дірілі дебалансты құрылғы көмегімен, өнімділігі 300 кг/сағ, тоғын диаметрі 0,05м, белгіленген қуат 1,6кВт, габариттік өлшемдері 0,8х0,8х1,2 м, шамамен бағасы 350 руб.

Араластыру операциясы үшін баяу балқитын қосылыстардың ұнтақтарын және олардың пластификатордағы металлдармен қоспасын араластыру үшін шнекті цилиндрлік бірқатарлы араластырғышты таңдаймыз. Өнімділігі 25 кг/сағ дейін, жұмыс кеңісітігінің көлемі 13л, белгіленген қуат 0,6кВт, габариттік өлшемдер 1,15х1,2х0,5м, шамамен бағасы 350 руб.

Пішіндеу операциясы үшін маркасы ЛМ80 құю машинасын таңдаймыз, өнімділігі 20кг/сағ, белгіленген қуат 6,5кВт, габариттік өлшемдер 2,95х1,2х1,28 м, шамамен бағасы 16400 руб.

Пластификаторды айыру (сутек ортасында) және пісіру (вакуумда) операциясы үшін пластификаторды алып тастайтын камерасы бар үзіліссіз қозғалатын СТВ-5٠23٠1,5/16Г итергіш вакуумды электропешті қолданады, өнімділігі 25кг/сағ, қолданылатын қуат 5,5кВт, жұмыс кеңісітігінің өлшемі 0,5х3,2х0,15 м, габариттік өлшемі 4,5х1,1х1,8 м, вакуумы 10^-1 Па, шамамен бағасы 30 мың руб.

Механикалық өңдеу үрдісі үшін қуаты 10кВт токарлы-бұрамакескіш білдегін және қуаты 8кВт болатын ажарлау білдегін таңдаймыз.

5 Қауіпсіздік және еңбек қорғау бөлімі