Дәріс. Суықтай илемдеу

Суықтай илемделген қаңылтырлы болатты өндіру. Суықтай илемденетін орнақта қалыңдығы 0,2-ден 5 мм-ге дейін, ал ені 200 мм-ден 2300 мм-ге дейін өзгеретін қаңылтырлы болатты өндіреді. Суықтай илемденетін орнақ өнімінің едәуір бөлімін құрылымдық жұқақаңылтырлы көміртекті болат алады. Осы болаттар сапалы және әдеттегі сапалы болып бөлініп, қалыңдығы 0,5 мм-ден 5 мм-ге дейін және ені 500-ден 2300 мм-ге дейін өзгеретін күрделі және аса күрделі тетіктерді суықтай қалыптау үшін қолданылады. Суықтай илемдеумен жалпы белгіленетін төменгі қоспаланған және қоспаланған болаттар, қалыңдығы 0,005 тен 0,5 мм-ге дейін өзгеретін қаңылтыр, қалыңдығы 0,1 – 0,5 мм болатын анизотропты (трансформаторлы) және изотропты электртехникалық болатты және металл өнімнің басқа түрлерін өндіреді. Суықтай илемделген болат ұзындығы 1 – 6 м болатын қаңылтыр немесе орам түрінде сатылады.

Суықтай илемдеу үшін бастапқы материал ретінде, қалыңдығы 2,0 – 5,0 мм болатын ыстықтай илемделген болат қолданылады. Осы болаттар ыстықтай илемденетін орнақтан орам болып келеді. Суықтай илемденген болатты өндіру бірнеше негізгі процестен түрады.

Илемдеуге бастапқы материалды дайындауды үздіксіз улау агрегатында орындайды. Осы агрегатта орамды тарқатады, жолақты түзетеді және орамдардың шет жақтарын бір біріне пісіріп қосады. Үздіксіз улау агрегатында өңдеудің негізгі мақсаты, ол ыстықтай илемделген қаңылтырдың бетін отқабыршықтан тазалау. Аунақшалар айналасында жолақты июмен өңдеп және ширықтыру орнағында 3 – 8 % жаншумен илемдеп отқабыршықты сындырады, ал содан кейін күкірт немесе тұз қышқылында химиялық немесе электрхимиялық уландырумен өңдеп осы отқабыршықты кетіреді. Соңғы жылдары бытыралақтыру қондырғысымен отқабыршықты механикалық кетіруді көп қолданатын болды. Агрегат тізбегінде жолақтың түзу емес бүйірлік жиектерін қиатын дискілі қайшылар орнатады. Осыдан кейін жолақты майлайды, одан кейін көлбеу қайшымен жолақтағы пісірілген жікті қиып алып, оны массасы 50 т дейін болатын орамға орайды. Керек болған жағдайда жолақты термиялық өңдейтін өтпелі пешті агрегатта орнатады. Барлық суықтай илемделген металдың 90 % төрт және бес қапасты үздіксіз орнақтарда илемдейді. Осы орнақтар июші жабдығы бар тарқатқышпен және түзетіп беретін аунақшалармен, төртпішінбілікті жұмысшы қапастармен (пішінбіліктердің бөшкесінің ені 1200 – 2500 мм) және ораушымен жабдықталған. Әрбір қапастың жұмысшы пішінбіліктерінде бәсендеткіш арқылы тұрақты тоқпен жұмыс істейтін жеке жетек бар.

Суықтай илемдеген кезде пішінбілікке түсетін металдың қысымы, кішікентай диаметрі бар жұмысшы пішінбілікті, алдынғы және артқы керілуді, ал тағы да майлап-салқындататын сұйық пен технологиялық майды қолданудың арқасында азаяды. Майды қолданып илемдеу пішінбіліктердің иілуін және серпімді деформациясын азайтады. Осы үлкен жаншуды қолдануға мүмкіндік береді. Осымен бірге, илемдегенде майды қолдану энергия мен пішінбіліктің шығынын азайтады, әр түрлі қалыңдықты азайту және металдың пішінбілікке жабысуын жою есебінен қаңылтырдың сапасын жоғарлатады. Сонымен бірге май пішінбілікті салқындатады. Суықтай илемдеген кезде су-май эмульсиясын қолданады. Осы эмульсияның құрамына мыналар кіреді: эмульсол (құрамына 40 % дейін пальмалы май және басқа типті майлайтын-белсенді сыңарлар кіреді); эмульгаторлар (натридің сульфанаты, майлы қышқылдың сабыны); майлау қасиетін жоғарлататын қосымдар (мал майлары).

Әр түрлі қалыңдықты жерлері аз жұқа жолақтарды жасау үшін қапастың қатаңдығы және илемдеу процесінің тұрақтылығы ерекше үлкен орынды алады. Суықтай илемделген жолақтың ені бойынша қалыңдықтың әр түрлі болуына мыналар себеп болады: пішінбіліктің иілуінің өзгеруі; пішінбілік бөшкесінің ұзындығы бойынша тозудың және температуралық кеңеюдің пайда болуы; жанасу кернеуінің мөлшеріне және осы кернеу арқылы пішінбіліктің серпімді берілісіне әсер ететін факторлардың (бастапқы дайындама қалыңдығының әр түрлі болуы, керілу, майды беру және т. б.) жолақтың ені бойынша өзгеруі.

Жолақтың ені бойынша әр түрлі қалыңдықты азайту үшін пішінбілікті ажарлап өңдеген кезде пішіндейді, пішінбіліктің ұзындығы бойынша эмульсияны берудің қарқындылығын реттейді (пішінбілікті жылумен пішіндеу) және гидромеханикалық құрылғының көмегімен илемдеу жүріп жатқан кезде жұмысшы және тіреуші пішінбіліктерді күшпен иеді. Иілуге қарсы жұмсалатын ең үлкен күш илемдеу күшінің 30 % аспайды.

Жолақтың ұзындығы бойымен қалыңдықтың әр түрлі болуы бастапқы дайындама қалыңдығының әр түрлі болуымен, үйкеліс коэффициенті және керілудің өзгеруімен байланысты. Сұйық майды қолдана отырып илемдеу жылдамдығын үлкейткен кезде үйкеліс коэффициенті едәуір азайады, ал илемдеуді тежеген кезде айтылған үйкеліс коэффициентті көбейеді, яғни үйкеліс коэффициентті жылдамдық режімінен тәуелді болады.

Деформацияның режімдері қаңылтырлы болаттың механикалық қасиетіне және құрылымына едуір әсерді көрсетеді. Суықтай илемдеу процесінде илемдеу бағытының бойымен түйіршіктердің ұсақталуы және созылуы жүреді. Егер жалпы жаншу 45 – 50 % кіші болмаса, онда кейінірек жүргізілетін рекристаллизациялық босаңдату қақталуды жойып, керекті механикалық қасиетті және тең осьті құрылымды алуға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта қолданып жүрген орнақтарда жалпы жаншу 70 – 80 % жетеді. Осы босаңдату температурасын төмендетуге мүмкіндік береді. Үздіксіз орнақтың қапастарына жалпы жаншуды таратқан кезде барлық қапастың қозғалтқыштарына біркелкі күшті түсіруге және жабдықтардың беріктіктік мүмкіндіктерін ең жоғары етіп пайдалануға тырысады. Илемдеудің дәлдігін үлкейту үшін соңғы қапастағы жаншуды 10 – 20 % дейін азайтады.

Суықтай илемдейтін үздіксіз орнақтың жылдамдық режімімен, орамды илемдеуді бастағанда илемдеу жылдамдығын едәуір азайту қарастырылған. Өйткені орамның алдынғы жағын қапастардың барлық пішінбіліктері арқылы өткізіп орағыш атанағына бағыттау қажет. Содан кейін илемдеу жылдамдығын жұмысшы жылдамдыққа дейін жоғарлатып, пішінбіліктер арқылы орамның артқы жағы өткен кезде қайта азайту қарастырылған. Кейбір орнақтарда пішінбіліктер арқылы пісірілген жік өткен кезде жылдамдықты азайту қолданылады. Жолақтың көптеген бөлімін өзгермелі жылдамдықпен илемдейтін болғандықтан үйкеліс жағдайы, күш, қапас элементінің серпімді деформациясы уақытпен өзгеріп отырады. Осы жолақтың ұзындығы бойынша қалыңдықтың өзгеруіне алып келеді.

Жолақтың қалыңдығын илемдеу уақытында реттеу үшін жұқақаңылтырлы орнақты қалыңдықты автоматты реттейтін жүйемен (ҚАРЖ) жабдықтайды. Жүйе ЭЕМ жабдықталған. Осы ЭЕМ өлшейтін аспаптың мәліметін (жолақ қалыңдығының өзгеруін, илемдеу күшін, қозғалтқыштың жүктелуін және т.б.) өңдейді және орнақтың әрбір қапасындағы илемдеу жылдамдығын, жаншу мөлшерін есептейді. Шексіз илемдеу орнағын қолданып жолақтың сапасын едәуір жақсарту болады (сурет 2.4). Осы орнақта орнақ алдындағы ағымда илемдеуге дайындалған орамдардың шет жақтары пісіріп қосылады. Нәтижесінде орамның алдыңғы жағын қондыру операциясының уақыты қысқарады, ал илемдеу жылдамдығы пішінбіліктер арқылы тек пісірілген жік өткен кезде ғана азаяды. Осыған сәйкесті орнақтың өнімділігі жоғарлайды. Процесс үздіксіз болуы үшін орнақ тұзақтық жинақтауышпен қамтамасыз етіледі. Орнақтан жолақ шығатын жақта, осы жолақты ұшатын қайшымен кеседі және орамға орайды. Суықтай шексіз илемдейтін бесқапасты орнақ 2030 жылына 2,5 млн. т суықтай илемделген жұқақаңылтырды өндіре алады. Осы қаңылтырдың қалыңдығы 0,4 – 2 мм, ені 1800 мм дейін. Бөшкесінің ұзындығы кішкентай (1400 мм) осыған ұқсас бес және алты қапастары бар үздіксіз орнақтарды жесті илемдеу үшін қолданады.

1 – тарқатушы тобы; 2 – тартатын және түзететін аунақшалар; 3 – пісіретін машина;

4 – төрт тұзақтық арбасы бар жолақты жинақтаушы; 5 – керілу аунақшалары; 6 – жеке орамдарды илемдейтін кіруші бөлім; 7 – қалыңдықты өлшейтін қондырғы; 8 – бесқапасты үздіксіз топ; 9 – ротациялық қайшы; 10 – ораушы топ

7.1 – сурет. Шексіз илемдейтін үздіксіз бесқапасты қаңылтыр орнағы 2030

 

Қаңылтырды суықтай илемдеу үшін үздіксіз орнақтармен бірге бірқапасты кері қайтымды орнақтарды қолданады. Осы орнақтарды түржиыны әр түрлі (қалыңдығы, ені, таңбасы және т.б. бойынша) орамдарды илемдеу үшін пайдаланады. Осындай да жұқа (қалыңдығы 0,1 – 0,3 мм) және өте жұқа (қалыңдығы 2 мкм) жолақтарды жиырмапішінбілікті бір қапасты орнақта илемдейді. Кері қайтымды орнақтарда илемдеуді бірнеше өтіммен жүргізеді. Сондықтан қапастың екі жағына да атанақты орауышты орнатады.

Суықтай илемдеуден кейін рекристаллизациялық босаңдатуды қорғау атмосферасы бар құндақты қалпақты пеште жүргізеді. Соңғы уақыттарда осы босаңдатуды мұнара типті үздіксіз пеште жүргізетін болды. Соңғы пеш босаңдату процесін едәуір тездетіп, дайын жолақтың сапасын жақсартады. Өйткені жолақтың ені мен ұзындығы бойынша механикалық қасиет біркелкі болып таралады және жолақтың толқындығы пен шалыстығы азайады.

Төменгі көміртекті болатты босаңдатқан кезде тең осьті ферриттік түйіршігі және біркелкі таралған сферралы ұсақ цементит бөлшектері бар құрылымды 540 – 560 ^оС температурасында алады. Бірақта осындай температурада рекристаллизация толық 2 сағат ішінде өтеді. Суықтай илемдеудің тура осындай дәрежесінде және 700 ^оС температурасында рекристаллизация 5 мин ішінде бітеді. Сондықтан практикада құндақты пештегі босаңдату температурасын 680 – 700 ^оС температура аралығына сәйкес келтіріп орнатады. Босаңдатудың ұзақтылығы 6 – 8 сағат. Үздіксіз пештердің қыздыру бөлмешегінде жолақты 700 – 730 ^оС температурасына дейін қыздырады.

Босаңдатудан кейінгі келесі технологиялық операция болып ширақтыру саналады, яғни 0,5 – 3 % жаншуымен майды қолданбай суықтай илемдеу. Ширақтырудың мақсаты – қаңылтырды суықтай қалыптаған кезде дөрекі сырғу жолақтарын пайда болғызбау үшін қаңылтырды түзету, тегістеу және беттік беріктендіру. Ширақтыруды өткізу үшін жұмысшы пішінбіліктерінің диаметрі 500 мм тең болатын арнайы орнақтарды цехқа орнатады. Қалыңдығы 0,1 – 0,5 мм болатын жолақ үшін үздіксіз екіқапасты орнақты, ал қалыңдығы салыстырмалы үлкен жолақ үшін бірқапасты орнақты қолданады. Ширақтыруды босаңдатудан кейін бір немесе бірнеше өтіммен іске асырады.

Суықтай илемделген қаңылтырларды әр түрлі пластмасалармен, лактармен, қалайымен (электролиттік қалайлылау), мырышпен, алюминимен, хроммен қаптауды үздіксіз әсер ететін өнімділігі жоғары арнайы қондырғыларда іске асырады (сурет 2.5). Қаңылтырлар қаптаудың түріне байланысты жоғары жегіделік тұрақтыққа, электроқшаулағыш қасиетке, жақсы сыртқы түрге иемденген. Сондықтан олар өндірісте және күнделікті жағдайда кеңінен қолданылады.

1 – таратқыштар; 2 – көлбеу қайшылар; 3 – пісіру машинасы; 4 – беретін аунақшалар;

5 – электрлиттік майсыздандыру шомылығы; 6 – уландыратын және жуатын шомылықтар;

7 – жолақты қалайымен электролиттік қаптайтын шомылық; 8 – кептіретін бөлмешік; 9 – пассивтендіретін бөлмешік; 10 – ораушылар; 11 – ұшатын қайшы; 12 - қаңылтырқаттағыш

7.2 – сурет. Үздіксіз электролиттік қалайлау агрегатының сұлбасы

Илемделген қаңылтырды таза өңдеуді және кесуді бойлық және көлднең кесу жабдықтары бар арнайы агрегатта орындайды. Суық орамдарды тарқатады, бүйірлік жиектерін дискілі қайшылармен кеседі, содан кейін жолақты түзетеді және ұшатын қайшымен өлшемді ұзындыққа кеседі. Жолақты майлаудан және ақауға бақылаудан кейін дестелейді және байлайды.

Ұсынылған әдебиет: нег. 1 [3-8], нег. 2. [16-38].

Бақылау сұрақтары:

1.Қаңылтырды суықтай илемдеп жасау үшін қандай жабдықтар

қолданылады?

2. Не себептен илемдеу процесін үздіксіз деп атайды?

3. Отқабыршықты қағу үшін қандай жабдықтар қолданылады?

4. Не себептен ыстықтай илемдеген кейін салқындатуды қолданады?