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.