ҚҰрылымдық материалдар технологиясы

УДК 621.9.06-52(075.8)

Методикалық нұсқауда студенттерге іс жүзінде жұмыс істеуге, құю, пісіру, кесу арқылы бұйымдар мен тетіктер алудың технологиясы бойынша білімдерін тереңдетуге және зертханалық қондырғыларда белгілі бір бұйымдарды өз бетінше алуға мүмкіндік береді. Зертханалық және практикалық жұмыстар теориялық білімді іс жүзінде пайдаланудың, металл кескіш білдектерде және пісіру жабдықтарында жұмыс жасауға қажетті ең қарапайым тәсілдерді меңгерудің дағдысын және шеберлігін қалыптастырады.

Машинажасау және көлік факультетінің әдістемелік Кеңесі бекіткен

© Д.Серікбаев ат. ШҚМТУ 2009

Кіріспе
Машина мен құралдардың бөлшектерін жасау үшін болашақ механика саласындағы мамандар тәжірибе жүзінде құрылым сипаттамаларын олардың сенімді жұмысын экономикалық көрсеткіштерін ескере отырып оларды жинақтау әдістерін жақсы меңгеру тиіс. Ол үшін терең технологиялық білімді игеру қажет. «Құрылымдық материалдардың технологиясы» курсы басқа жалпы техникалық пәндермен бірге барлық жалпы техникалық мамандықтардың студенттеріне қажетті жалпы даярлықты береді.

«Құрылымдық материалдар технологиясы», «Материалтану және құрылымдық материалдар технологиясы» курстары бойынша ұсынылған зертханалық жұмыстар Қазақ Республикасы МСТ-қа негізделген.

Аталған курстар студенттерге металдар мен металл негізді қорытпаларды механикалық өңдеу тәсілдерімен таныстырады: құю арқылы бұйымдар алуды, шөгу процесін, пісіру қосылыстарын алудың әртүрлі әдістерін, пісіру процесіндегі кездесетін шығындарды ескере отырып қажетті электродтарды таңдау жолын үйретеді; материалдарды металл кескіш білдектерімен жонып, жонғылап өңдеу түрлерін көрсетеді. Кесіп өңдеу процестеріне қажетті құралдардың түрлері, қолданылуы қаралады.

Әрбір жұмыстың соңында есеп беруде келесілер көрсетілуі керек:

1) жұмыстың алға қойған мақсаты;

2) жұмысты жасау тәсілі;

3) экспериментті берілістер және нәтижелерін талқылау;

4) қысқаша қорытынды.

1 МЕТАЛДАР МЕН ҚОРЫТПАЛАРДЫҢ ҚҰЙЫЛУ ҚАСИЕТІН АНЫҚТАУ (СҰЙЫҚТАЙ АҚҚЫШТЫҚ)
№ 1 Зертханалық жұмыс

1.1 Жұмыстың мақсаты

• 
  сұйықтай аққыштық физикалық процесін оқу;
  
• 
  сұйықтай аққыштықты анықтау тәсілімен танысу;
  
• 
  экспериментті тәжірибе жүзінде атқару;
  
• 
  тәуелділік графигін тұрғызу және оны сипаттау.
  

1.2 Жабдықтар, айлабұйымдар мен құралдар

• 
  муфельді электр пеші;
  
• 
  металл балқытатын сауыт;
  
• 
  термо-ЭҚК-ті өлшейтін потенциометр;
  
• 
  хромель-алюмель термопарасы;
  
• 
  металл құйғыш ожау;
  
• 
  спираль жүйелі графит қорамасы;
  
• 
  сызғыш, штангенциркуль;
  
• 
  арнайыкиім.
  

1.3 Теориялық мәліметтер

Құйманың сапасы мен жарамдылығын анықтайтын белгілер бірнеше. Солардың ішінде пішіні мен геометриясы сәйкес болуы міндетті. Ол үшін құю қорамасына құйылған балқыған металл оның барлық бұрыштары мен ұңғыл-шұңғылдарын толық толтыруы қажет. Сонда ғана құйма қораманың ішкі бейнесін толығымен және дәл қайталап шығарады.

Салқын қорамаға құйылған металдың ағуы оның суынуымен қатар жүреді. Ликвидус сызығынан төменгі температурада ерітіндінің ішінде қатты кристалдар пайда болады. Олардың аумағы үлкейген сайын ағу қарқыны төмендеп соңынан мүлде тоқтайды. Сонымен құю қорамасының толуы ерітіндінің аққыштық қабілеті бар сұйық немесе қоймалжың күйдегі уақытымен шектеледі. Мұндай уақыт қандай да болмасын қорытпаға гидравликалық шарттары бірыңғай келесі жылулық шарттармен анықталады:

• 
  құю қорамасының температурасы;
  
• 
  құю қорамасының жылу сыйымдылығы мен жылу өткізгіштігі;
  
• 
  құйылатын ерітіндінің температурасы;
  
• 
  ерітіндінің жылу сыйымдылығы мен жылу өткізгіштігі;
  
• 
  ерітінді- қорама шекарасынан жылу жүру шарттары;
  
• 
  қораманың ішкі және сыртқы жылулық сәуле шығару процестері.
  

Қорытпалардың кристалдану қарқыны бірдей емес. Кристалдану температураларының аралығы үлкен қорытпалар таза металдар мен эвтектикалы және химиялық қосылыс түзетін қорытпалармен салыстырғанда қораманы толтыру қарқыны төмендеу. Құймаларды алу кезінде сұйықтың тек қораманы толтыру қарқыны ғана емес оның беттік бедерлерін қайталап шығаруы өте маңызды роль атқарады.

Құю процесі жылулық-физикалық-химиялық күрделі процесс. Құю қорамасын толығымен толтыруға келесі топтардағы факторлар әсерін тигізеді:

Бірінші топқа жататындар: қорытпаның қасиеттері: беттік керілуі, жылу өткізгіштігі, жылу сыйымдылығы, жылулығы және кристалдану аралықтық беттің тотығуға бейімділігі ж.б.

Екінші топқа жататындар: құю қорамасының қасиеттері: жылу жинақтайтын қабілеті, газөтімділігі, беттік бұдырлығы, еріткішпен химиялық активтігі ж.б.

Үшінші топқа жататындар: құю шарты: металдың бірқалыпты ағу күші, ерітіндіге сырттан түсетін қысым, ерітіндіні асыра қыздыру, құю қорамасының температурасы, құюжол жүйесінің құрылымы ж.б.

Егер екінші және үшінші топтардағы факторларды тұрақтандырса, онда құю қорамасын толығымен толтыру қорытпаның ғана қасиетіне байланысты болады. Қорытпаның құю қорамасын толтыру қабілеті сұйықтай аққыштық деп аталады.

Сұйықтай аққыштықты анықтау тәжірибе жүзінде құю шарты сәйкес арнаулы технологиялық сынамалар арқылы анықталады.

Сұйықтай аққыштықты нағыз, нөлдік және практикалық деп ажыратады.

Қорытпалардың нағыз сұйықтай аққыштықтығы қорытпаның құйылу қабілеті жойылатындай сұйықтай аққыштығы нөльге теңелетін температурадан жоғарыда оларды бірдей асыра қыздырумен анықталады.

Сұйықтай аққыштығы нөльге теңелетін температураны табу жолы күрделі болғандықтан, әдетте нағыз сұйықтай аққыштықтығының орнына, нөлдік сұйықтай аққыштықтығын, қорытпаларды ликвидус температурасынан жоғарыда қыздыру арқылы, анықтайды.

Қорытпалардың сұйықтай аққыштығын бағалау үшін қимасы тұрақты, қуысы созақталған қораманы толтыру қабілеттерін бағалайтын сынамалар қолданылады: спиральді, V–тәрізді, шыбықталған, және лабиринтті. Сұйықтай аққыштықтың өлшемі алынған шыбықтың ұзындығымен есептеледі.

Сұйықтай аққыштықты анықтау үшін спиральді сынама кеңінен қолданылады (1 сурет). Мұндай айлабұйымның элементтері мемлекеттік стандартқа сәйкес болу керек. Спираль арнасының қимасы трапециалы және модельді қолданып қорамалау тәсілімен немесе жону білдегінде қиылып жасалған белгіленген өлшемде болу керек (Архимед спиралі). Табандық материалы: қорамалық қоспа, қыш, бетон, гипстік қоспа, графит. Табанға сынаманың спираль арналары (1) және металқабылдағыш (2) жайғасқан. Үстіңгі жағында құю тостағаны (3) мен тіреушік (4) бар. Металдық статикалық ағынының бірқалыпты болуын қамтамасыз ету үшін тіреушікті алдын ала тығындап қояды да, тостағанды металмен толтырғаннан кейін тығынын алып тастайды. Металды құюдың алдында қораманы деңгеймен қатаң бақыланған жазықтыққа қою керек.

Алынған құйманың ұзындығын өлшеуді жеңілдету үшін құйманың бойында шығыңқы болып қататын спираль арнасының әрбір 50мм арақашықтығында өлшемдік ойықтар жасалады. Кристалданып және салқындағаннан кейінгі құйманы қорамадан абайлап шығарып алып шыбықтың ұзындығын ±1 мм дәлдікпен есептейді. Ол үшін шығыңқылардың санын 50-ге көбейтіп, соңғы шығыңқыдан кейінгі шыбықтың қалдық ұзындығын сызғышпен өлшеп шыққан санға қосады.

Шыбықтың жалпы ұзындығы металдар мен қорытпалардың сұйықтай аққыштықтығының жанама өлшемі болады.

Сұйықтай аққыштық аса суытылу дәрежесімен де және беттік керілумен де байланысқан.