konstrukcines medziagos
TURINYS
1. Plieno gamyba…………………………3
1.1 Plieno gamybos procesas…………………………3
1.2 Plieno gavyba konverteriuose…………………………6
2. Ternocheminis apdorojimas…………………………7
3. Lydmetaliai ir fliusai…………………………12
3.1 Lydmetaliai…………………………12
3.2 Fliusai…………………………13
4.Guminių detalių gamybos technologija………………………..14
INFORMACIJOS ŠALTINIŲ SĄRAŠAS………………………..171. Plieno gamyba
1.1 Plieno gamybos procesas
Žemės plutoje yra apie 5% geležies, bet jos randama tik įvairiuse junginiuose. Geležies gavyba iš šių junginių yra sudėtinga. Rūdas reikia sodrinti, aglomeruoti arba granuliuoti, reikia ruošti fliusus, gaminti koksą ir pagaliau rūdas redukuoti aukštakrosnėje. Tačiau grynos geležies išlyditi aukštakrosnėje neįmanoma, nes redukuojant rūdą anglimi ir anglies monoksidu, geležis įsianglina, užsiteršia kai kuriais kitais elementais ir virsta ketumi. DDėl to šiuolaikinėje metalurgijoje plienas gaunamas pagal dviejų pakopų schemą: aukštakrosnėse išlydomas perdirbamasis ketus, paskui iš jo lydomas plienas.
Plienas lydomas iš perdirbamojo ketaus ir plieno laužo. Tačiau pliene anglies ir kitų priemaišų turi būti kur kas mažiau negu ketuje. Pavyzdžiui, neangliniame pliene esti 0,14.0,22% C; 0,12.0,3% Si; 0,4.0,65% Mn; iki 0.05% P; iki 0.055% S. Todėl, perlydant ketų į plieną, reikia sumažinti jame anglies ir kitų elementų kiekį. Taigi, lydant perdirbamąjį ketų, tuo pačiu metu ir oksidinama. Suoksidintos priemaišos ppašalinamos iš plieno su šlaku arba dujų pavidalu. Oksidinama anglis jungiasi su deguonimi ir CO dujų burbuliukais išsiskiria iš metalo. Silicis ir manganas duoda netirpius geležyje oksidus, kurie, jungdamiesi su fliusais, plieno paviršiuje sudaro šlaką. Fosforo oksidai baziniame šlake susijungia įį patvarius kalcio fosfatus, o siera sudaro netirpų pliene junginį CaS.
Šiu metu plienas daugiausia lydomas deguoniniuose konverteriuose, lankinėse ir Marteno krosnyse.
Plienas gaminamas iš ketaus. Tam reikia:
1. Sumažinti anglies masės dalį nuo 3-4% iki 0-1,5%.
2. Pašalinti (sudarant šlaką) Si, Mn, P ir kitas priemaišas kurių bendras kiekis ketuje sudaro apie 1%.
3. Pridėti legiruojančių priedų (Cr, Mn, Ni, V, Mo, W), suteikiančių plienui reikiamas savybes.
Pavyzdžiui plienas, kuriame yra 18% Cr ir 8% Ni atsparus korozijai (jis vadinamas nerūdyjančiu plienu).
Bene svarbiausias plieno gamybos įrankis dabar yra bazinė deguonies krosnis, kurią sudaro plieninis indas, išklotas ugniai atspariu (dažniausiai dolomitiniu, CaCO3•MgCO3) klojiniu. Vandeniu aušinamu vamzdžiu į išlydyto ketaus paviršių pučiamas maždaug iki 10 atm suslėgtas deguonis ir susmulkinto kalkakmenio srautas (žr. PPaveikslą ). Vykstančios reakcijos sumažina C, Si, Mn ir P kiekį ketuje:
2C + O2 2CO
2FeO + Si 2Fe + SiO2
FeO + Mn Fe + MnO
FeO + SiO2 FeSiO3
šlakas
MnO + SiO2 MnSiO3
šlakas
4P + 5O2 2P2O5
1 pav. Plieno konverteris
Paprastai reakcija vyksta 22 minutes. Po to pavertus krosnį nupilamas skystas šlakas ir pridedami legiruojantys priedai.
Plieno gamybos technologija nuolat tobulėja. Kuriami plieno gamybos iš geležies rūdų vienos pakopos procesai. Pasirodo, kad ggeležies rūdas įmanoma redukuoti žemesnėje temperatūroje, neišlydant naudojamų medžiagų. Pastaruoju atveju reduktoriai CO(d) ir H2(d) pagaminami iš gamtinių dujų ir vandens garo. Nors tokiu metodu kol kas pagaminama tik nedidelė dalis pasaulinės plieno produkcijos, bet jis palaipsniui populiarėja (ypač Šiaurės Amerikoje ir Viduriniuose Rytuose).
2 pav. Marteno krosnies fragmentas (Brandenburgas).
Marteninis plieno gavybos būdas. Daugiu kaip 80% plieno išlydoma marteninėse krosnyse, tai paaiškinama tuo, kad čia galima panaudoti plieno laužą ir išlydyti įvairiausios paskirties ir rūšies plieną. Marteninio proceso pradžia 1865 metai, kai prancūzų mokslininkai Martenai pastatė pusantros tonos talpos krosnį ir išlydė iš plieno ir ketaus geros kokybės plieną. Dabartinių krosnių talpa siekia iki 900 t.
Šiose marteninėse krosnyse lydymo procesas trunka 7-8 valandas. Marteninėse krosnyse išlydomas kokybinis, anglinis, konstrukcinis ir įrankinis plienas. Išlydytas plienas naudojamas valcuotiems ir kaltiems gaminiams.
Plieno gavyba elektrinėse krosnyse
3 pav. elektrinė plieno lydymo krosnis.
Elektrinės krosnys metalui lydyti skirstomos į 3 rūšis: varžines, lankines ir indukcines. Plienai lydomi daugiausia lankinėse ir indukc.inėse krosnyse, o spalvotieji metalai varžinėse. Pramonėje daugiausia paplitusios lankinės krosnys, nes jų konstrukcija ir eksploatacija nesudėtinga. Šiose krosnyse elektros energija paverčiama šilumine energija.
1.2 Plieno gamyba konverteriuose
4. pav. 25 tonų plieno konverteris
Konverteriuse plienas išlydomas iš skysto perdirbamojo ketaus ir plieno laužo. Kad oksiduotūsi priemaišos, prapučiama deguonimi. Vykstant ooksidacijos reakcijoms, išsiskiria šiluma, kurios visiškai pakanka plienui įkaitinti iki reikalingos temperatūtos (1600.1700oC), todėl konverteriams nereikia kuro. Dar vienas konverterių_trumpa lydimo trukmė (30.60min.). Tačiau jiems reikia daug techniškojo deguonies.
Deguoninis konverteris-tai kriaušės formos indas pagamintas iš lakštinio plieno. Jo vidus išklotas bazinėmis kaitrai atspariomis medžiagomis. Konverterių talpa siekia nuo 10 iki 400t skysto plieno. Konverteryje yra pavertimo mechnizmas, todėl, kraunant kietą ikrovą, pilant skystą ketų, išpilant išlydytą plieną ir šlaką arba remontuojant, jį galima pakreioti taip, kaip reikalinga. Deguonis į lydomą metalą pučiamas spesialiu, vandeniu aušinamu pūstuvu, kuris nuleidžiamas į konverterį iš viršaus ir laikomas 0,7.3 m atstumu virš metalo. Šis atstumas priklauso nuo konverterio talpos. Lydomasis metalas užima apie 1/5 konverterio tūrio.
Lydimo technologija. Deguoninių konverterių įkrova sudaroma iš skysto perdirbamojo ketaus, plieno laužo (iki 30 %) ir kalkių. Be to, dar pridedama šiek tiek boksitų arba lydšpačio (fluorito). Kalkės, boksitai ir lydšpatis reikalingi norimos sudieties šlakui sudaryti.
Vykstant šioms reakcijoms, susidaro fosforo ir sieros junginiai, kurie patenka į šlaką. Su juo šie junginiai ir atskiriami nuo metalo.
Kai anglies kiekis lydomame metale sumažėja tiek, kiek reikia, tuomet nustojama pūsti deguonį. Tačiau metale lieka daug ištirpusio deguonies ir geležies monoksido, dėl kurių plienas, dėl kurių plienas yra prastesnės kokybės. Todėl lydymo proceso ppabaigoje metalas dezoksiduojamas, t.y., išpilant plieną iš konverterio į kaušą, į jį pridedama paeiliui feromangano, ferosilicio ir aliuminio, kurie su likusiu metale deguonimi sudaro oksidus. Šie oksidai, susijungę į šlaką, išplaukia iš plieno.2. Ternocheminis apdorojimas
Termocheminiu apdorojimu vadinamas įkaitinto metalo paviršinių sluoksnių difuzinis įsotinimas įvairiais cheminiais elementais. Pavyzdžiui, plieninių detalių paviršinis sluoksnis įsotinamas C, N, Al, Cr, Si, B ir kt. Pagrindinis termocheminio apdorojimo tikslas yra pakeisti metalo paviršinių sluoksnių cheminę sudėtį, struktūrą ir savybes, tuo padidinant detalių paviršiaus kietumą bei pasipriešinimą dilimui, jų patvarumo ribą, korozinį atsparumą ir pan.
Išskirtinos trys pagrindinės termocheminio apdorojimo procesų stadijos:
1. Aktyvių, difunduojančių atomų išsiskyrimas iš įsotinančios terpės.
2. Metalo aktyviųjų atomų adsorbavimas.
3. Adsorbuotų atomų difuzija į metalą.
Termocheminiam apdorojimui būtina sąlyga-įsotinamojo elemento irpumas agrindiniame metale. Po difuzinio įsotinimo (kartais prieš įsotinimą) metalai apdorojami termiškai. Labiausiai paplitę termocheminio apdorojimo būdai yra cementavimas (įanglinimas), azotinimas (įsotinimas azotu), cianavimas ir nitrocementavimas (abiematvejais įsotinama C ir N). Rečiau taikomi difuzinio metalizavimo procesai: įsotinimas Al, Cr ir kt.
Plieno cementavimas (įanglinimas) — tai plieno detalių paviršinio sluoksnio difuzinis įsotinimas anglimi. Cementuojama, kai detalės paviršius turi būti kietas, atsparus dilimui, o šerdis minkšta ir tąsi. Cementuotos detalės turi didesnę patvarumo riba sukant ir lenkiant, atsparesnės
kontaktiniam dėvėjimuisi. Cementuojamas mažaanglis (C < 0,3 %), dažniausiai legiruotas, plienas. Jų paviršiniai sluoksniai įsotinami anglimi iki 0,9-1,0 %. Po terminio apdorojimo (grūdinimo ir žemo atleidimo) detalės paviršiaus kietumas būna 58-64 HRC, šerdies -20-40 HRC. Cementuojamos mechaniškai apdorotos detalės, palikus 50-100 µm užlaida šlifavimui. Paviršiai, kurių nereikia įanglinti, galvaniniu būdu padengiami 20-40 µm vario sluoksniu arba užtepami specialiais glaistais.
Įanglinančios terpės vadinamos karbiurizatoriais. Yra du pagrindiniai cementavimo būdai: kietame ir dujiniame karbiurizatoriuje. Abiem atvejais įanglinimas vyksta per dujinę fazę.Dažniausiai naudojama kkietojo karbiurizatoriaus pagrindinė sudedamoji dalis yra trupinėlių pavidalo (3,5-10 mm) medžio anglis. Į ją pridedama 20-35 % BaCO3 arba Na2CO3 druskų, aktyvinančių įanglinimo procesą ir ~ 3,5 % CaCO3 , apsaugančio karbiurizatoriaus daleles nuo sukepimo.
Paruoštas mišinys maišomas su vartotu mišiniu (65-75 % vartoto ir naujai paruošto). Tokiame mišinyje susidaro optimali 5-7 % BaCO3 koncentracija. Detalės ir karbiurizatorius į cementavimo dėžes dedamas taip, kad detalės paviršius liestųsi tik su karbiurizatoriumi. Neleistina, kad detalės liestųsi su dėžės sienelėmis arba tarp savęs. UUžpildytos dėžės uždengiamos dangčiu ir sandarinamos kaitrai atsparaus molio ir smėlio mišiniu.
Įanglinamas plienas turi būti austenitinėje būklėje, kitaip jame netirps anglis. Dėl to temperatūra cementavimo krosnyje turi būti aukštesnė už cementuojamo plieno kritinę A3 temperatūrą. Dažniausiai tai būna 910-930 00C. Patalpinus dėžes su detalėmis į krosnį, būtinas tam tikras laikas jų perkaitinimui. Įanglinimo proceso trukmė priklauso nuo reikiamo gauti įanglinto sluoksnio gylio. Apytikriai galima skaičiuoti, kad per valandą įanglinama 0,1 mm gyliu. Praktiškai vidutinis įanglinimo gylis būna 0,5-2 mm.
Cementavimo procese karbiurizatoriaus angliai jungiantis su dėžėje esančių deguonimi
(2C + O2 → 2CO), susidaro anglies monoksido dujos. Kontakte su plieno paviršiumi anglies monoksidas skyla (2CO → CO2 + C), išskirdamas anglies atomus. Šie atomai įsotina plieną. Susidaręs anglies dioksidas reaguoja su karbiurizatoriaus anglimi (CO + C → 2CO) ir vėl susidaro CO dujos. BaCO3 spartina cementavimą papildomai išskirdamos CO dujas (BaCO3 + C →BaO + 2CO). Baigus įanglinimą neatidarytos dėžės aušinamos ore iki 400-500 0C, toliau detalės iš dėžių iišimamos ir baigiamos aušinti ore.
Cementavimui dujiniame karbiurizatoriuje detalės į krosnis dedamos sukabintos į .specialias pakabas, ant padėklų, stovuose arba krepšiuose. Į krosnį paduodamos įanglinančios dujos. Geriausia sluoksnio kokybė gaunama į krosnis paduodant gamtines dujas. Jas sudaro beveik vien metanas CH4. Į krosnis jos paduodamos praskiestos endodujomis (20 % CO, 40 % H2 , 40 % N2) arba endoekzodujomis (20 % CO, 20 % H2 , 60 % N2). Vietoje gamtinių dujų gali būti panaudoti propano-butano dujų mišiniai, generatorinės ir kitos dujos, kurių pagrindiniai komponentai CH4 ir CO. Aukštoje temperatūroje metanas disocijuoja CH4 → 2H2 + C, išskirdamas anglies atomus.
Dujinei įanglinančiai aplinkai sudaryti gali būti panaudoti skysčiai, turintys daug angliavandenilių. Pvz., į krosnį lašinamas žibalas, benzolas, sintinas, techninis spiritas. Aukštoje temperatūroje angliavandenilių junginiai disocijuoja, išskirdami anglies atomus.
Dujinis įanglinimas atliekamas 910-950 0C temperatūrose. Proceso greitis ~ 0,12-0,15 mm/h. Įanglintame sluoksnyje, einant nuo detalės paviršiaus link jos šerdies, anglies koncentracija mažėja. Termiškai neapdorotame, įanglintame sluoksnyje susidaro trys struktūrinės zonos: užeutektoidinė, eutekoidinė ir priešeutektoidinė – pereinamoji (3.20 pav.). Pereinamojoje zonoje, artėjant link detalės šerdies, mažėja perlito ir didėja ferito struktūrinių dedamųjų kiekiai. Įanglinto sluoksnio gyliu laikomas atstumas nuo detalės paviršiaus iki pereinamosios zonos vidurio (50 % perlitas +50 % feritas, ~ 0,4 % C).Termiškai apdoroto įanglinto sluoksnio struktūra martensitinė. Užeutektoidinėje zonoje gali būti cementito arba legiruojančiųjų elementų karbidų. Detalių, pagamintų iš anglinio plieno, šerdis neužsigrūdina. Jos kietumas ~ 20 HRC. Detalių, pagamintų iš legiruotųjų plienų, dalinai grūdinasi ir šerdis. Jose susidaro mažaanglio martensito arba beinitinė struktūra. Kietumas ~ 30-40 HRC. Po cementavimo grūdinant legiruoto plieno detalės užgrūdintame sluoksnyje gali likti daug austenito, kuris mažina sluoksnio kietumą. Todėl po grūdinimo tokias detales tikslinga apdoroti šalčiu.
Įanglintos kietame karbiurizatoriuje detalės grūdinimui kaitinamos iki 8820-850 0C. Po dujinio cementavimo detalės dažniausiai neaušinamos iki kambario temperatūros. Išimtos iš cementavimo krosnies jos paaušinamos ore iki 840-860 0C ir grūdinamos. Labai atsakingoms detalėms atliekamas dvigubas terminis apdorojimas. Pirmasis – grūdinimas arba normalizavimas iš 880-900 0C temperatūros. Jo paskirtis – šerdies struktūros susmulkinimas. Antrasis – grūdinimas maksimaliam paviršiaus kietumui iš 760-780 0C temperatūros. Visais atvejais užgrūdintos detalės atleidžiamos 160-200 0C temperatūroje.
Plienų azotinimas- tai detalių paviršinių sluoksnių difuzinis įsotinimas azotu. Azotinimas padidina detalių paviršiaus kietumą, pasipriešinimą dilimui, patvarumo ribą sukant ir lenkiant bei korozinį atsparumą ore, vandenyje, vandens garuose ir pan. Azotintas sluoksnis kietesnis už cementuotą (750-900 HV ir 1100-1200 HV atitinkamai). Labai svarbu, kad azotintas sluoksnis išlaiko kietumą iki 450-550 0C (cementuotas – iki 200-225 0C). Tai įgalina sustiprinti ir tokias detales, kurios dirba aukštesnėje temperatūroje, pvz., cilindrų gilzės, turbinų velenai ir pan.
Prieš azotinimą plienai termiškai gerinami, atliekant grūdinimą ir aukštąjį atleidimą. Atleidimo temperatūra aukšta – 600-675 0C. Ji būtinai turi viršyti azotinimo temperatūrą. Prieš azotinimą detalės turi būti maksimaliai apdorotos mechaniškai, įskaitant ir šlifavimą. Leistinas tik lengvas galutinis įazotintu detalių šlifavimas ir poliravimas. Įsotinimas azotu atliekamas 500-650 0C temperatūroje, dalinai disocijuoto amoniako aplinkoje
2NH3 → 3H2 + 2N
Iš amoniako į plieną patenka ir difunduoja azoto aatomai. Dalis azoto atomų tirpsta ferite ir jį sustiprina. Likusi dalis su geležim sudaro nitridus Fe2N, Fe4N. Geležies nitridai ne itin kieti – 450550 HV. Jie mažai tesustiprina plieną. Dėl to nelegiruoti angliniai plienai azotinami tik tuo atve.ju, jei reikia padidinti patvarumo ribą ir korozinį atsparumą. Norint gauti didžiausią paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui ir šiluminį patvarumą, reikia azotinti legiruotą plieną. Labiausiai azotinimui tinka plienas, legiruotas Cr, Mo, Al, V, Ti .Tokiame pliene susidaro legiruoti nitridai (Fe,M)2N, (Fe, M)4N (čia-M legiruojančiųjų elementų simbolis) arba specialūs nitridai TiN, VN, Cr2N. Legiruoti nitridai yra kieti (iki 1200 HV) ir patvaresni šilumai.
Azotinto sluoksnio kietumas labai priklauso nuo azotinimo temperatūros. Žemesnėje temperatūroje susidaro smulkūs nitridai, jie tolygiau išsidėsto pagrindiniame metale, todėl sluoksnis būna kietas. Aukštesnėje temperatūroje nitridai koaguliuoja – sluoksnio kietumas mažėja. Didžiausiam kietumui gauti plienai azotinami 500-520 0C temperatūroje. Tokioje temperatūroje įsotinimo procesas labai ilgas – 0,5 mm storio įazotintam sluoksniui gauti reikia 55-60 val., dėl to dažniausiai azotinama nedidelu gyliu – 0,3-0,6 mm.
Įsotinimo laikui sutrumpinti kartais taikomas laiptinis (pakopinis) azotinimas. Apie 15 val. azotinama 500-520 0C temperatūroje, toliau 25 val. 540 -560 0C temperatūroje. Taip 0,5 mm storio sluoksnis gaunamas maždaug per 40 val. Aukštesnėje temperatūroje (600-700 0C) azotinama, kai reikia
padidinti tik korozinį atsparumą arba patvarumo ribą.
Azotinimo procesas, lyginant su cementavimu, žymiai ilgesnis. Įsotintas sluoksnis yra plonesnis ir trapesnis negu cementuotas, blogiau priešinasi kontaktiniams įtempimams. Dėl to azotinimas netinka krumpliaračių krumplių paviršių sustiprinimui. Azotinimo procesas dažnai vadinamas nitravimu. Dažniausiai jis taikomas vidutinio anglingumo konstrukcinio legiruoto plieno sustiprinimui. Tačiau azotinimu gali būti stiprinamas ir įrankinis štampų plienas, ketaus detalės, titano lydinių gaminiai.
Plieno nitrocementavimas ir cianavimas- tai plieninių detalių paviršinių sluoksnių įsotinimas anglies ir azoto atomais. Tai padidina detalių paviršiaus kkietumą, jo pasipriešinimą dilimui, jų patvarumo ribą ir šiek tiek korozinį atsparumą.
Nitrocementavimas atliekamas dujinio cementavimo krosnyse į cementavimo dujas pridedant amoniako. Nitrocementavimo temperatūra šiek tiek žemesnė negu cementavimo – 840 860 0C. Tokioje temperatūroje paviršiniame sluoksnyje gaunama optimali (1,0-1,65%) C ir N koncentracija.
Azotas intensyvina anglies difuzijos procesus pliene, todėl nitrocementuojant sluoksnis
greičiau įsianglina. Paprastai nitrocementavimo trukmė-4-10 valandų. Per šį laiką azotu
įsotinamas 0,2-0,8 mm gylis.
Baigus įsotinimą, detalės grūdinamos ir atleidžiamos 160-180 0C temperatūroje. Po terminio apdorojimo paviršiaus kietumas – 58-60 HHRC. Detalės šerdyje dažniausiai susidaro sorbitinė arba trostitinė struktūra. Jos kietumas – 35-45 HRC.
Teisingai atlikus terminį apdorojimą, įsotinto sluoksnio struktūrą sudaro smulkiaadatinis martensitas, smulkūs karbonitridai ir 25-30% liekamojo austenito. Jį galima pašalinti užgrūdintas detales šaldant. Tačiau kai kuriais atvejais jis būna naudingas. Pavyzdžiui, jis lengvina krumpliaratinių pavarų prisidirbimą, mažina jų triukšmingumą. Dėl to nitrocementavimas labai plačiai taikomas automobilių ir traktorių pramonėje, krumpliaračių ir kitų nešlifuojamų, dylančių detalių sustiprinimui.
Lyginant su cementavimu, nitrocementavimas pranašesnis tuo, kad procesas trumpesnis, žemesnė jo temperatūra. Dėl to apdorojamos detalės mažiau deformuojasi, galima apdoroti sudėtingos formos detales. Nitrocementuotas sluoksnis truputį atsparesnis dilimui ir korozijai negu cementuotas.
Cianavimas atliekamas skystoje terpėje – išlydytose druskose, turinčiuose CN grupę. Dažniausiai tam naudojamas natrio cianatas NaCN. Cianatai yra nuodingi. Jų lydymosi temperatūra yra žema, todėl cianavimo temperatūroje jos intensyviai garuoja. Lydymosi temperatūrai pakelti ir vonių garavimui sumažinti cianatai maišomi su kitomis druskomis NaCl, BaCl2 , Na2CO3
.Dažniausiai įsotinama 820-860 0C temperatūroje. Šioje temperatūroje įsotintame sluoksnyje susidaro ~ 0,7 % CC ir 0,8-1,2 % N koncentracija. Cianavimo vonios sudėtis: 20-25 % NaCN + 25-50 % NaCl + 25-50 % Na2 CO3 .
Cianuojant 820-860 0C temperatūroje per 1 val. gaunamas ~ 0,3 mm storio įsotintas sluoksnis. Detalės grūdinamos betarpiškai iš cianavimo temperatūros. Atleidžiamos 160-180 0C temperatūroje. Paviršiaus kietumas po terminio apdorojimo – 58-62 HRC.
Lyginant su cementuotu, cianuotas sluoksnis yra atsparesnis dilimui ir labiau padidina plieno patvarumo ribą. Dažniausiai taikomas smulkių detalių sustiprinimui. Jo trūkumai: brangios druskos, toksiškumas, aplinkos teršimas. <
Stambioms detalėms kartais atliekamas gilusis cianavimas – 0,5-2 mm gyliu. Procesas vykdomas 930-950 0C temperatūroje. Šiuo atveju vonių sudėtis: 8 % NaCN + 82 % BaCl2 + 10 % NaCl. Vonios paviršius padengiamas grafito milteliais. Išlaikymo vonioje trukmė 1,5-6 val. Sluoksnyje susidaro 0,8-1,2 % anglies ir tik 0,2-0,3 % azoto koncentracija. Baigus įsotinimą detalės aušinamos ore, po to grūdinamos ir atleidžiamos 160-180 0C temperatūroje. Sluoksnio struktūra ir savybės panašios kaip cementuoto. Procesas trumpesnis, tačiau toksiškas.
Konstrukcinių plienų sustiprinimui kartais taikomas žematemperatūris cianavimas. Jis atliekamas išlaikant detales (0,5-3 val.) išlydytų cianatų ir karbonatų mišiniuose 570-590 0C temperatūroje. Paviršinis sluoksnis daugiausia įsisotina azoto atomais. Priklausomai nuo proceso trukmės, bendras įsotinto sluoksnio gylis 0,15-0,5 mm. Gaminio paviršiuje susidaro 7-15 µm storio karbonitridinis Fe2(NC) sluoksnis, labai padidinantis pasipriešinimą dilimui ir patvarumą sukant ir lenkiant. Toks cianavimas taikomas automobilių variklių alkūniniams velenams sustiprinti.3. Lydmetaliai ir fliusai.
3.1 Lydmetaliai
Litavimu sujungiami skirtingi metalai, metalai sukeramika, stiklu. Lydmetaliai – tai tokios sudieties metalų lydiniai, kutie išlydyti suvilgo jungiamųjų medžiagų paviršių, o susikristalizavę sudaro lituotą sujungimą. Lydmetalis parenkamas įvertinus jo ir lituojamųjų medžiagų fizikinių savybių skirtumus (šiluminio plėtimosi ir šilumos laidumo koeficientus, lydimosi temperatūrų skirtumus) bei cheminių savybių ypatumus (polinkį sudaryti oksidus, nitridus ar hidratus, cheminį oksidų patvarumą, oksidų susidarymo iintensyvumą), medžiagos vilgumą, metališkųjų junginių tarpsluoksnių susidarymo galimybes ir sąlygas. Lydmetalio lydimosi temperatųra turi bųti žemesnė už lituojamųjų metalų; išlydytas lydmetalis turi gerai vilgyti ir pasiskleisti lituojamame paviršiuje, turėti panašų šiluminio plėtimosi koeficientą, garantuoti stiprumą ir kt.
Lydmetaliai skirstomi pagal kelis požymius:
• Pagal cheminę sudėtį: vario, sidabro, nikelio, paladžio, platinos, aukso, mangano, alavo, cinko, kadmio, cirkonio, titano, galio ir kt.;
• Pagal technologines savybes: kompoziciniai ir savifliusuojantys;
• Pagal lydimosi temperatūra: žematemperaturiniai (Tlyd. <400oC) ir aukštatemperatūriniai (Tlyd. = 400-2000oC);
• Pagal lituojamojo sujungimo stiprumą: minkštieji, naudojami sandariam sujungimui gauti, ir kietieji – stipriam sujungimui aukštesnėje temperatūroje gauti.
Litavimas atliekamas mechaninio sujungimo arba pastovaus elektrinio kontakto gavimo tikslais. Litavimo metu sujungimo vieta ir lydmetalis įkaitinami. Lydmetalio lydymosi temperatūra yra žymiai mažesnė už sujungiamų metalų, todėl jis lydosi, o kiti metalai lieka kieti. Ištirpusio lydmetalio ir sujungiamų metalų sandūroje vyksta sudėtingi fizikiniai–cheminiai procesai. Lydmetalis drėkina metalą ir užpildo tarpus tarp sujungiamų detalių. Lydmetalis difunduoja į pagrindinį metalą, o pastarasis tirpsta lydmetalyje. Taip susidaro difuzinė zona.
Minkštaisiais lydmetaliais dažniausiai tarnauja Sn-Pb lydiniai, turintys nuo 18 % iki 90 % Sn. Šie lydmetaliai turi pakankamai aukštą elektrinį laidumą. Savybių pagerinimui į lydmetalio sudėtį dedamos priemaišos bismutas ir kadmis. Dėl to sumažėja litavimo temperatūra, tačiau mechaninis atsparumas taip pat sumažėja. Pvz., Vudo lydinio (50 % BBi, 25 % Pb, 12,5 % Sn, 12,5 % Cd) lydymosi temperatūra 60,50 C.
Plačiausiai paplitę kietieji lydmetaliai – vario-cinko ir sidabro lydiniai.
Elektrovakuuminėje technikoje į stiklą įlydomi išvadai. Tam tikslui nebūtina panaudoti sunkiai besilydančių ir brangių metalų. Pagrindinis reikalavimas išvadų medžiagai – vienodi šios medžiagos ir stiklo temperatūriniai plėtimosi koeficientai.
K o v a r a s naudojamas įlidimui į stiklą. Jo sudėtis: 29 % Ni, 18 % Co, likusi geležis, = 0,49 m.
P l a t i n i t a s – tai bimetalinė viela, kurios šerdis pagaminta iš plieno su nikelio priemaiša, o išorinis sluoksnis – iš vario. Pavadinimas “platinitas” reiškia, kad šios vielos ir platinos temperatūriniai plėtimosi koeficientai artimi.3.2 Fliusai
Litavimo patikimumo užtikrinimui naudojamos papildomos medžiagos – fliusai. Jų paskirtis:
1) ištirpinti bei pašalinti oksidus ir užteršimus nuo lituojamų metalų paviršiaus;
2) litavimo metu apsaugoti metalo paviršių ir skystą lydmetalį nuo oksidavimosi;
3) sumažinti skysto lydmetalio paviršinį įtempimą;
4) pagerinti lydmetalio takumą ir užtikrinti sujungiamų paviršių drėkinamumą.
Pagal poveikį lituojamajam metalui fliusai skirstomi į keletą grupių
1. Aktyvieji (rūgštiniai) fliusai ruošiami aktyvių medžiagų pagrindu – druskos rūgšties, metalų chloridų ir fluoridų. Jie intensyviai tirpdo oksido plėvelę ir užtikrina gerą litavimo adheziją bei aukštą mechaninį atsparumą. Tačiau fliuso likutis po litavimo sukelia intensyvią koroziją. Todėl po litavimo fliuso likučius reikia pašalinti (nuplauti).
Elektroninės
aparatūros montažo litavimui šiuos fliusus naudoti draudžiama.
2. Nerūgštiniai fliusai – tai kanifolija ir medžiagos jos pagrindu su neaktyviais priedais (spiritas, glicerinas).
3. Aktyvuoti fliusai gaminami kanifolijos pagrindu su aktyvatorių priedu – nedideliu kiekiu druskos arba fosforo rūgščių anilinų, salicilo rūgšties, druskos rūgšties dietilamino. Kai kurie šios grupės fliusai yra labai aktyvūs ir leidžia atlikti litavimą be išankstinio oksidų pašalinimo.
4. Antikoroziniai fliusai gaminami fosforo rūgšties pagrindu su įvairių organinių junginių ir skiediklių priedų. Tokie fliusai gali būti gaunami ir organinių rūgščių pagrindu. Šio fliuso llikučiai nesukelia korozijos.4.Guminių detalių gamybos technologija
Guminių techninių gaminių technologinis procesas susideda iš atskirų operacijų: gumos mišinio ruošimo, formavimo ir vulkanizavimo.
Gumos mišinio ruošimas – tai gumą sudarančių komponentų sumaišymas. Prieš sumaišant kaučiukas plastifikuojamas. Tai atliekama daug kartų jį pervalcuojant įkaitintais iki 40.50oC temperatūros specialiais valcais. Paskui plastifikuotas kaučiukas labai greitai sumaišomas su kitais komponentais. Maišoma sliekiniais arba valciniais mašytuvas. Gaunama vinalytė plastiška masė t.y. vadinamoji žalioji guma.
Guminiai dirbiniai gaminami spaudžiant žaliąją gumą: kalandruojant, ekstruzijos būdu, presuojant, liejant slėgimo būdu. Žaliavinės gumos pperdirbimo gaminių technologiniai procesai yra panašūs į plastmasinių detalių formavimo procesus.
Kalandravimas – tai gumos mišinio lakštų, juostų, gumuotų gaminių gaminimas ir gumuotų lakštų su gumotu audiniu sujungimas. Kalandruojama daugivalcėmis mašinomis – kalandrais. Kalandrų valcuose yra vidinio šildymo arba aušinimo sistema, kkuria reguliuojamas temperatūros režimas. Kalandruoti gumos lakštai suviniojami į ritinius ir toliau naudojami kaip pusgaminis gumos gaminiams formuoti. Išeinanti iš kalandro guma apibarstoma talku arba kreida, kad nesuliptų ritiniuse.
Gaminant gumuotą audinį, pro kalandro valcų tarpą tuo pačiu metu praleidžiama plastifikuota žaliavinė guma ir audeklas. Gumos mišinys tiekiamas į viršutinio ir vidurinio valcų tarpą. Jis apvelia vidurinį valcą ir patenka į tarpą tarp vidurinio ir apatinio valcų, pro kurį slenka audinys. Vidurinis valcas sukamas greičiau už apatinį. Kadangi šie valcai juda skirtingu greičiu, tai gumos mišinys įsitrina į audinį. Gumos sluoksnio storis audinio paviršiuje reguliuojamas parenkant tarpą tarp kalandro valcų. Norint gauti daugiasluoksnį gumotą audinį, pro kalandro valcus praleidžiamas tam tikras skaičius vienasluoksnių gumotų audinių. Daugisluoksnis audinys vyniojamas ant bugno ir ppaskui vulkanizuojamas.
Ekstruzijos būdu gaminami profiliniai gumos gaminiai (vamzdžiai, strypai, yvairaus skerspjūvio profiliai, pavezdžiui, įstiklinimo profiliai). Čia naudojami sliekiniai presai.
Presavimo būdu gaminami fasoniniai gaminiai (sandarinimo žiedai, riebokšliai, trapeciniai diržai ir kt.). presuojama metalinėse presformose, kur elektriniais kaitintuvais palaikoma 140.155oC temperatūra. Presuojant vienu metu vyksta dvi operacijos: formuojamas ir vulkanizuojamas gaminys.
Šaltai presuojami gaminiai iš ebonitinų mišinių (akumuliatorių baterijų korpusai, chemijos pramonės detalės ir kt.). Šaltai presuojami gaminiai vulkanizuojami.
Liejimas slėgimo budu taikomas sudėtingos formos gaminiams lieti. Įkaitinimas iki 80.120oC temperaturos gumos mišinys pro lliečio skylę užpildo liejiminę formą. Šis procesas yra našesnis už presavimą.
Vulkanizavimas – tai baigiamoji gumos gaminų gavimo operacija. Vykstant vulkanizacijos procesui, sieros atomai daugelyje vietų sujungia linijines kaučiuko molekules. Pastarosios virsta erdvinėmis. Vulkanizuopta guma – neplastiška, elastinga, stipri, netirpi organiniuse tirpikliuose.
Vulkanizuojama 140.155oC temperatūroje. Šaltai vulkanizuojant, vietoj sieros naudojamas sieros chloridas
