Дәнекерлеу техникасының негіздері
Дәнекерлеу — жылудың әсерінен, бірдей немесе ұқсас құрамды металдарды, сол сияқты немесе ұқсас металл қоспай не қосып біріктіру. Дәнекерлеу арқылы бөлшектер бір-бірімен ажырамайтындай байланысып, біртұтас бүтін пайда болады. Жақсы дәнекерлеу тұтас қосылысты талап етеді, ал ол тек дәнекерлеу орнында негізгі материал да балқытылғанда ғана (дәнекерлеу аймағы) жүзеге асады.
Электрдоғалық дәнекерлеу
Болат конструкциялар үшін ең алдымен электр доғалы дәнекерлеу қарастырылады, онда қажетті жылу электр доғасы арқылы алынады. Жалын доғасы негізгі бөлшек пен, сонда балқып қосымша материал беретін, аталатын электродтың арасында түзіледі. Қосымша материалды (электродты) дұрыс таңдау дәнекерленген қосылыстың қасиеттеріне ең көп әсер етеді. Электродтар дәнекерленетін негізгі материалдың сипаттамалық беріктіктеріне қарай таңдалады. Электродтарды таңдау, дәнекерлеу шарттарын белгілеу кәсіби білімді талап етеді, сондықтан арнайы даярланған “дәнекерлеу техникасы жөніндегі маман-инженерлер” институты құрылған, олардың міндеті, басқалармен қатар, дәнекерлеу жұмыстарын қадағалау және дәнекерлеушілерді мерзімді түрде қайта аттестаттаудан өткізу.
Газбен дәнекерлеу және кесу
Газбен дәнекерлеу кезінде қажетті жылу газдың жануы арқылы өндіріледі, сондықтан негізгі және қосымша материалдар балқуға келеді. Маңыздырақ процесс - кесу. Кесу жанарғысында дәнекерлеу кезіндегідей жұмыс істейтін жылу құбырымен қатар, оттекке арналған тағы бір кесу құбыры болады. Ыстық жалынмен қыздырылған болат күйдіріледі де, оттек ағынымен үрленеді. Кесу болат конструкциялардың көптеген мақсаттары үшін әрі қарай өңдеусіз-ақ жеткілікті тегіс әрі дәл беттер береді.
Дәнекерленгіштік
Дәнекерленген қосылыстарды бағалау кезінде дәнекерлеу процесі барысында қосымша материалдың, сондай-ақ негізгі материалдың құрамы едәуір өзгеруі мүмкін екенін ескеру керек. Құрылымның өзгеруі де үлкен маңызға ие – балқыған тігіс пен өзгермеген негізгі материалдың арасында, жылулық әсер дәрежесіне қарай, құрылымы әртүрлі және соған сәйкес қасиеттері де әртүрлі аймақ болады. Тігіс бойында негізгі материалдың балқыған бөлігі орналасқан (увар аймағы), онда дәнекерлеу аймағы мен негізгі материалдың қосылуы жүзеге асады. Қоршаған материал аймағы да әлі қатты қызады, бірақ онда балқу температурасына енді жетілмейді. Осы қызып кету аймағында құрылымдық үлкен өзгерістер пайда болады, сондықтан ол көбіне бүкіл дәнекерленген қосылыстың қасиеттері үшін шешуші болады.
Жіктің жарықшақтануы деп жікте жарықшалардың пайда болуын айтады; олар дәнекерлеуден кейін бірден, әлі жоғары температура кезінде немесе тіпті көкшіл қызару аймағында салқындау барысында ғана пайда болуы мүмкін (шамамен 300oC). Жарықшақтану көбіне электродтардың қасиеті болып табылады, ол дерлік тек қапталған электродтарда кездеседі, ал мұндайлар болат конструкциялар үшін дәл маңызды. Жарықшалардың пайда болуы үшін екі шарт орындалуы керек, атап айтқанда, дәнекерлеу процесі немесе басқа сыртқы әсерлер салдарынан туатын жоғары кернеулер, сондай-ақ материалдың қатаюының артуы.
Металлургиялық өзгерістерден бөлек, материалдың құрамында және құрылымында, дәнекерлеу кезінде материалға жеткізілетін және сол кезде қол жеткізілетін жоғары температуралармен байланысты физикалық үдерістер де маңызды. Қыздыру біркелкі жүрмейді, тек тар шектелген аймақтарда ғана өтеді. Қыздырумен байланысты жылулық ұлғаю қыздырылған аймақтың қыздырылмаған материалмен ішкі кернеу арқылы тежеледі. Бұған қоса, сыртқы кернеу де пайда болады, өйткені бөлшектер дәнекерлеу кезінде мықтап қысылып тұруы тиіс, сондықтан қыздыру кезінде пластикалық сығылулар туындайды. Суыту кезінде жігі мен оның айналасы ең күшті түрде жиырылады (шөгу). Суыту барысында созылудың тежелуіне байланысты мәжбүрлі кернеулер (шөгуден болатын кернеулер) пайда болуы тиіс. Дәнекерленетін бөлшектерді 200 oC-тан 300 oC-қа дейін алдын ала қыздыру арқылы суытуды едәуір баяулатуға болады. Шынығу әсерін азайту есебінен құрылымның қалыптасуы жақсарады, қатайту төменірек қалады.
Материалдар мен дәнекерлеу жұмыстарын сынау
Жалпы: Дәнекерленген жұмыстардың сапасы бірқатар жағдайларға, соның ішінде маман жұмысшының шеберлігі мен сенімділігіне де байланысты болғандықтан, барлық дәнекерлеу жұмыстарын мұқият бақылау және тексеру қажет. Тексерулердің ішінде материалдар мен электродтардың дәнекерлеуге жарамдылығын анықтау, белгілі бір жағдай үшін дәнекерлеу шарттары мен дәнекерлеу тәсілдерін салыстыру, үлгілерді сынау және т.б. аталады.
Сур. 1 - дәнекерленген жіктің иілуге сынағы
Дәнекерленген жіктің иілу сынағы: Бұл тікбұрышты қималы жай арқалықтың иілу сынағы (сур. 1), онда созылу жағындағы жартылай дөңгелек өңделген бойлық ойық бөлме температурасында қайтадан бір қабатпен дәнекерленеді. Жік деформацияланғыштықты қатты төмендетеді, сондықтан сынамалар көбіне мүлде морт және кенет сынады. Жіңішке табақшаларда иілу бұрышы үлкенірек болады, ол табақша қалыңдаған сайын азаяды.
Кертіктегі тұтқырлық: Жікті ию сынағында көбінесе алдымен жіктің өзінде жарықшалар пайда болып, морт сыну орын алады. Негізгі материал жіктің морт жарылуы кезінде кенеттен пайда болатын жүктемені қабылдай алуы тиіс. Дәнекер аймағындағы жарықшаның негізгі материал арқылы да тез таралмай, тек баяу ілгерілеуіне жол берілуі керек. Негізгі материал осы кенет жүктемені қабылдауға жеткілікті тұтқыр болуы және бұл қасиет төмен температураларда да едәуір сақталуы тиіс. Кертіктегі тұтқырлық та, басқа механикалық қасиеттер де сынақ жүргізілетін температураға көп дәрежеде тәуелді. Төмен температураларда, мысалы 0 oC-тан төменде, ол 20 oC кезіндегі мәнінің бір бөлігіне дейін төмендеуі мүмкін. Осы күрт төмендеудің орны қандай да бір материалды бағалау үшін маңызды. Дәнекерленген болат конструкциялар үшін бүгінде ескіруге жақсы төзімді материалы, яғни суықта жүргізілген сынамаларда соққы кезіндегі жоғары кертіктік беріктік талап етіледі.
Сур. 2 - Кертік кернеу күйлеріндегі деформация
Қаттылық: Дәнекерлеу аймағындағы қаттылық құбылыстарының үлкен маңызы бар. Қаттылықтың артуын білу маңызды, өйткені үзілу кезіндегі ұзару қаттылық артқан сайын тез төмендейді (сур. 3), ал созылу беріктігі σB Бринелль қаттылығы HB-қа дерлік пропорционалды түрде өседі. Құрылыс болаттары үшін шамамен σB = 0,36*HB. I-тіректің негізгі бұрыштық жігінің қаттылығының бір мысалы сур. 4-де көрсетілген. Өтпелі аймақта өте аз арақашықтықтарда қаттылықтың үлкен айырмашылықтары бар. Қаттылықтың таралуы түзілген құрылымға байланысты. σ-ε-l сызығы кернеулердегі ойық аймағы сияқты қаттылыққа қарай да ұқсас өзгереді (сур. 2).
Сур. 3 - Бринелль қаттылығы және созылу
Сур. 4 - Дәнекерленген I-тіректің мойнындағы жіктің аймағындағы қаттылықтар
Дайын дәнекерленген қосылыстарды бұзбай сынау
Проникациялық бақылау – Аз қалыңдықтарды проникациялық бақылау кезінде рентген суретін бір экранда көрінетін етуге болады. Рентген сәулелерінің орнына радиоактивті материалдардың гамма-сәулелерін қолдануға болады. Рентген суреті жіктің сапасы туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Қосылған қождар немесе кеуектер, сондай-ақ бірігу ақаулары мен жарықшақтар осылай анықталып, қажет болған жағдайда жойылуы мүмкін.
Магниттік ағындату – тексерілетін болаттың сол бөлігінде магнит өрісі туғызылып, содан кейін себілген ұнтақтар өріске сәйкес орналасады. Магнит өрісіндегі ықтимал бұзылулардан жарықтар анықталуы мүмкін. Бұл тәсіл әсіресе беткі жарықтарды табуда тиімді, алайда шлак қосындылары мен қуыстарға, сондай-ақ қалың табақтардың ішіндегі жарықтарға салыстырмалы түрде сезімсіз.
Ультрадыбыспен сынау – Өте қысқа дыбыс толқындары тек шекаралық беттерде ғана емес, сонымен қатар ішкі бөліну беттерінде де, мысалы жарықтарда немесе қабат ажырауларында шағылады.