Մետաղների ձուլման գործընթաց

Ձուլումը մարդուն հայտնի մետաղի ձևավորման ամենավաղ մեթոդներից մեկն է: Դա ընդհանուր առմամբ նշանակում է հալած մետաղը լցնել պատրաստվող ձևի խոռոչով հրակայուն կաղապարի մեջ և թույլ տալ, որ այն կարծրանա: ԵրբԱմրացնելով, ցանկալի մետաղական առարկան դուրս է բերվում հրակայուն կաղապարից կամ կոտրելով կաղապարը կամ կաղապարը բաժանելով: Պնդացած առարկան կոչվում է ձուլում: Այս գործընթացը կոչվում է նաև հիմնում, իսկ ժամանակակից գործարանը, որը կենտրոնացած է մետաղական մասերի ձուլման վրաձուլարան.

1. Ձուլման գործընթացի պատմություն
Ձուլման գործընթացը հավանաբար հայտնաբերվել է մոտավորապես մ.թ.ա. 3500 թվականին Միջագետքում: Այդ ժամանակաշրջանում աշխարհի շատ մասերում պղնձե կացինները և այլ հարթ առարկաներ պատրաստում էին քարից պատրաստված բաց կաղապարներում կամ թխում։կավ. Այս կաղապարները հիմնականում մեկ կտոր էին: Բայց ավելի ուշ ժամանակաշրջաններում, երբ պահանջվում էր պատրաստել կլոր առարկաներ, այդպիսի կաղապարները բաժանվում էին երկու կամ ավելի մասերի, որպեսզի հեշտացնեն կլոր առարկաների դուրսբերումը։Բրոնզի դարը (մոտ 2000 թ. մ.թ.ա.) շատ ավելի կատարելագործվեց ձուլման գործընթացում: Թերևս առաջին անգամ հայտնագործվեց առարկաների մեջ խոռոչ գրպաններ պատրաստելու միջուկ։ Այս միջուկները պատրաստված էին թխած կավից։Բացի այդ, cire perdue կամ կորցրած մոմի գործընթացը լայնորեն օգտագործվում էր զարդեր պատրաստելու և նուրբ գործեր պատրաստելու համար:

Ձուլման տեխնոլոգիան մեծապես բարելավվել է չինացիների կողմից մ.թ.ա. մոտ 1500 թվականից: Մինչ այդ, Չինաստանում հայտնաբերված ձուլման գործունեության որևէ ապացույց չկա։ Նրանք կարծես թե հիանալի չեն եղելծանոթ է cire perdue գործընթացին և ոչ էլ այն լայնորեն օգտագործում, փոխարենը մասնագիտացած է բազմաշերտ կաղապարներում՝ խիստ բարդ աշխատանքներ կատարելու համար: Նրանք շատ ժամանակ են ծախսել կաղապարը մինչև վերջին մանրուքը կատարելագործելու համար, այնպես որ հազիվ թեԿաղապարներից պատրաստված ձուլման վրա անհրաժեշտ էր ցանկացած ավարտական ​​աշխատանք: Նրանք, հավանաբար, պատրաստում էին կաղապարներ, որոնք պարունակում էին խնամքով տեղադրված կտորներ, որոնց թիվը երեսուն կամ ավելի էր: Փաստորեն, բազմաթիվ նման կաղապարներ են հայտնաբերվելհնագիտական ​​պեղումներ կատարելով Չինաստանի տարբեր մասերում:

Ինդուսի հովտի քաղաքակրթությունը հայտնի է նաև զարդերի, զենքերի, գործիքների և պարագաների համար պղնձի և բրոնզի ձուլման լայն կիրառմամբ: Բայց տեխնոլոգիայի մեջ մեծ բարելավում չկար: ՏարբերակիցԻնդուսի հովտի վայրերից պեղված առարկաներ և արձանիկներ, թվում է, որ նրանք ծանոթ են եղել ձուլման բոլոր հայտնի մեթոդներին, ինչպիսիք են բաց կաղապարը, կտոր կաղապարը և ցուրտ պերդյուի գործընթացը:

Թեև Հնդկաստանին կարելի էր վերագրել կարասային պողպատի գյուտը, Հնդկաստանում երկաթե հիմքի զգալի մասն ակնհայտ չէր: Վկայություններ կան, որ երկաթի հիմնադրումը սկսվել է մ.թ.ա. մոտ 1000 թվականին Սիրիայում և Պարսկաստանում: Հայտնվում էորերկաթաձուլությունՀնդկաստանում տեխնոլոգիան օգտագործվել է Ալեքսանդր Մակեդոնացու արշավանքի ժամանակներից՝ մոտ 300 մ.թ.ա.

Հայտնի երկաթե սյունը, որը ներկայումս գտնվում է Դելիի Քութբ մինարին մոտ, հին հնդկացիների մետալուրգիական հմտությունների օրինակ է: Այն ունի 7,2 մ երկարություն և պատրաստված է մաքուր ճկուն երկաթից։ Սա ենթադրվում էԳուպտա դինաստիայի Չանդրագուպտա II-ի (375-413 թթ.) ժամանակաշրջանը։ Դրսում բաց երկնքի տակ գտնվող այս սյան ժանգոտման արագությունը գործնականում զրոյական է, և նույնիսկ թաղված հատվածը չափազանց դանդաղ է ժանգոտում: Սապետք է սկզբում ձուլված լիներ, իսկ հետո մուրճով հասցվեր վերջնական տեսքը:

2. Առավելությունները և սահմանափակումները
Ձուլման գործընթացը լայնորեն օգտագործվում է արտադրության մեջ իր բազմաթիվ առավելությունների պատճառով: Հալած նյութը հոսում է կաղապարի խոռոչի ցանկացած փոքր հատվածի մեջ և, որպես այդպիսին, ցանկացած բարդ ձևի՝ ներքինկամ արտաքին – կարող է պատրաստվել ձուլման գործընթացով: Հնարավոր է ձուլել գրեթե ցանկացած նյութ, լինի դա գունավոր, թե գունավոր: Ավելին, ձուլման համար անհրաժեշտ գործիքները շատ պարզ են ևէժան. Արդյունքում, փորձնական արտադրության կամ փոքր լոտի արտադրության համար դա իդեալական մեթոդ է։ Ձուլման գործընթացում հնարավոր է նյութի քանակությունը տեղադրել այնտեղ, որտեղ այն ճիշտ է պահանջվում: Արդյունքումդիզայնի քաշի նվազեցումը կարող է հասնել:Ձուլվածքներսովորաբար բոլոր կողմերից միատեսակ սառչում են, և, հետևաբար, ակնկալվում է, որ դրանք չունեն ուղղորդող հատկություններ: Կան որոշակի մետաղներ և համաձուլվածքներորը կարող է մշակվել միայն ձուլման միջոցով և ոչ այլ գործընթացով, ինչպիսին դարբնոցն է՝ մետաղագործական նկատառումներից ելնելով։ Կարող են պատրաստվել ցանկացած չափի և քաշի ձուլվածքներ, նույնիսկ մինչև 200 տոննա:

Այնուամենայնիվ, չափերի ճշգրտությունը և մակերևույթի ավարտը ձեռք են բերվել նորմալավազի ձուլման գործընթացըշատ դեպքերում համարժեք չի լինի վերջնական կիրառման համար: Այս դեպքերը հաշվի առնելու համար որոշ հատուկ քասթինգմշակվել են այնպիսի պրոցեսներ, ինչպիսին է դիակուլտինգը, որի մանրամասները տրված են հետագա գլուխներում: Նաև ավազի ձուլման գործընթացը որոշ չափով աշխատատար է, և, հետևաբար, դրան ուղղված են բազմաթիվ բարելավումներ,ինչպես, օրինակ, հաստոցային կաղապարման և ձուլման մեքենայացման: Որոշ նյութերի միջոցով հաճախ դժվար է հեռացնել խոնավությունից առաջացող թերություններըավազի ձուլվածքներ.

3. Ձուլման պայմաններ
Հաջորդ գլուխներում կներկայացվեն ավազի ձուլման մանրամասները, որոնք ներկայացնում են ձուլման հիմնական գործընթացը: Նախքան գործընթացի մանրամասներին անցնելը, պետք է սահմանել մի շարք ձուլման բառապաշար բառերհամապատասխան.

Կոլբա– Կաղապարման կոլբն այն է, որն անձեռնմխելի է պահում ավազի կաղապարը: Կախված կաղապարի կառուցվածքում կոլբայի դիրքից, այն նշվում է տարբեր անուններով, ինչպիսիք են՝ քաշել, կոփել և այտ: Այն պատրաստված է փայտիցժամանակավոր կիրառման համար կամ ավելի ընդհանուր առմամբ մետաղից՝ երկարաժամկետ օգտագործման համար։
Քաշել– Ստորին կաղապարման կոլբ
Հաղթահարել– Վերին կաղապարման կոլբ
Այտ– Միջանկյալ կաղապարման կոլբ, որն օգտագործվում է եռակտոր ձուլման մեջ:
Կաղապար– Նախշը վերջնական օբյեկտի կրկնօրինակն է, որը պետք է կատարվի որոշ փոփոխություններով: Կաղապարի խոռոչը կատարվում է նախշի օգնությամբ։
Բաժանման գիծ– Սա բաժանարար գիծ է երկու կաղապարման կոլբայի միջև, որը կազմում է ավազի կաղապարը: Պառակտված ձևով այն նաև բաժանարար գիծ է նախշի երկու կեսերի միջև
Ներքևի տախտակ– Սա սովորաբար փայտից պատրաստված տախտակ է, որն օգտագործվում է կաղապարի պատրաստման սկզբում: Նախշը սկզբում պահվում է ներքևի տախտակի վրա, վրան ավազ են շաղ տալիս, այնուհետև խարխլումը կատարվում է քաշման մեջ։
Դեմքով ավազ- Փոքր քանակությամբ ածխածնային նյութ, որը ցողված է ձուլման խոռոչի ներքին մակերեսին, որպեսզի ավելի լավ մակերևույթի ավարտ ունենա ձուլվածքները
Ձուլման ավազ– Դա թարմ պատրաստված հրակայուն նյութ է, որն օգտագործվում է կաղապարի խոռոչի պատրաստման համար: Այն սիլիկատային կավի և խոնավության խառնուրդ է՝ համապատասխան համամասնություններով՝ ցանկալի արդյունքներ ստանալու համար, և այն շրջապատում էձևանմուշը կաղապարը պատրաստելիս:
Հենակետային ավազ- Դա այն է, ինչ կազմում է կաղապարում հայտնաբերված հրակայուն նյութի մեծ մասը: Սա կազմված է օգտագործված և այրված ավազից:
Հիմնական– Օգտագործվում է ձուլման մեջ խոռոչի խոռոչներ պատրաստելու համար:
Հորդառատ ավազան– Ձագարաձեւ փոքրիկ խոռոչ կաղապարի վերին մասում, որի մեջ լցվում է հալած մետաղը:
Սփյուր– Անցումը, որով հալած մետաղը հորդառատ ավազանից հասնում է կաղապարի խոռոչ: Շատ դեպքերում այն ​​վերահսկում է մետաղի հոսքը կաղապարի մեջ:
Վազող– Բաժանման հարթության միջանցքները, որոնց միջով հալած մետաղի հոսքը կարգավորվում է մինչև կաղապարի խոռոչ հասնելը:
Դարպաս– Փաստացի մուտքի կետը, որով հալած մետաղը մտնում է կաղապարի խոռոչ:
Բնակարան– Շապլետները օգտագործվում են կաղապարի խոռոչի ներսում միջուկները պահելու համար՝ սեփական քաշը հոգալու և մետաղոստատիկ ուժերը հաղթահարելու համար:
Հանգստացեք– Ցրտերը մետաղական առարկաներ են, որոնք տեղադրվում են կաղապարի մեջ՝ ձուլման հովացման արագությունը բարձրացնելու համար՝ ապահովելու միասնական կամ ցանկալի սառեցման արագություն:
Վերելք– Դա ձուլման մեջ տրամադրված հալած մետաղի ջրամբար է, որպեսզի տաք մետաղը կարողանա հետ հոսել կաղապարի խոռոչ, երբ կա մետաղի ծավալի կրճատում՝ պնդացման պատճառով:

4. Ավազի կաղապարի պատրաստման կարգը
Տիպիկ ավազի կաղապար պատրաստելու կարգը նկարագրված է հետևյալ քայլերով.

Նախ, ներքևի տախտակը տեղադրվում է կամ կաղապարման հարթակի վրա կամ հատակին, մակերեսը հարթեցնելով: Քաշման կաղապարը ներքևի տակ պահվում է ներքևի տախտակի վրա՝ քաշելու մասի հետ միասիննախշը տախտակի վրա կոլբայի կենտրոնում: Նախշի և կոլբայի պատերի միջև պետք է լինի բավականաչափ բացվածք, որը պետք է լինի 50-ից 100 մմ կարգի: Դեմքի չոր ավազը ցրվում էտախտակը և նախշը չկպչուն շերտ ապահովելու համար: Թարմ պատրաստված կաղապարման ավազը, որն անհրաժեշտ որակի է, այժմ լցվում է քարշակի մեջ և 30-50 մմ հաստությամբ նախշի վրա: Քաշի կոլբայի մնացած մասըամբողջությամբ լցված է պահեստային ավազով և միատեսակ խրված՝ ավազը սեղմելու համար: Ավազի խայթոցը պետք է կատարվի պատշաճ կերպով, որպեսզի այն շատ կոշտ չխտացվի, ինչը դժվարացնում է գազերի արտահոսքը,ոչ էլ շատ ազատ, այնպես որ կաղապարը բավականաչափ ուժ չունենա: Խոզանակի ավարտից հետո կոլբայի ավելցուկային ավազը ամբողջությամբ քերվում է հարթ ձողով մինչև կոլբայի եզրերի մակարդակը:

Այժմ կափույր մետաղալարով, որը 1-ից 2 մմ տրամագծով մետաղալար է սրածայր ծայրով, օդափոխիչ անցքեր են արվում քարշի մեջ մինչև կոլբայի ամբողջ խորությունը, ինչպես նաև գազերի հեռացումը հեշտացնելու համար: քասթինգի ժամանակամրացում. Սա ավարտում է քաշման նախապատրաստումը:

Ավարտված քաշող կոլբն այժմ պտտվում է ներքևի տախտակի վրա՝ մերկացնելով նախշը, ինչպես ցույց է տրված լուսանկարում: Օգտագործելով ողորկություն, ավազի եզրերը նորոգվում են նախշի շուրջը, և նախշի կափարիչի կեսը դրվում է վրան:քաշելու նախշը, այն հավասարեցնելով կեռասիների օգնությամբ: Քաշի վերևում գտնվող կոլբը գտնվում է նորից հարթեցնելով պտուտակների օգնությամբ: Չոր բաժանարար ավազը ցրված է ամբողջ քաշքշուկի և նախշի վրա:

Սպրու անցուղի պատրաստման համար նախատեսված ցողունը գտնվում է նախշից մոտ 50 մմ փոքր հեռավորության վրա: Բացի այդ, անհրաժեշտության դեպքում առաջացող քորոցը պահվում է համապատասխան տեղում և նման է թարմ պատրաստված ձուլման ավազինձգվող ավազի հետ միասին ցողվում է: Ավազը մանրակրկիտ խփվում է, ավելորդ ավազը քերվում է, և օդափոխման անցքեր են բացվում ամբողջ ծայրամասում, ինչպես քաշում:

Կոլբայի միջից զգուշորեն դուրս են բերվում ցողունը և e-բարձրացնող պտուտակը: Հետագայում հորդառատ ավազանը կտրվում է ցողունի վերին մասի մոտ: Ծածկոցն առանձնացված է քարշից և ցանկացած չամրացված ավազից, որը գտնվում է երեսպատման և քաշելու միջերեսի վրաձգումը փչվում է փչակի օգնությամբ: Այժմ, կաղապարի և քաշելու նախշի կեսերը հանվում են՝ օգտագործելով գծանշման բծերը և պտտելով նախշը շուրջբոլորը, որպեսզի մի փոքր մեծացնեն կաղապարի խոռոչը, որպեսզիկաղապարի պատերը չեն փչանում հեռացման օրինակով: Վազիչները և դարպասները կաղապարի մեջ խնամքով կտրված են՝ չփչացնելով կաղապարը: Ցանկացած ավելցուկ կամ չամրացված ավազ, որը հայտնաբերված է վազորդների և կաղապարի խոռոչում, փչվում էհեռու՝ օգտագործելով փչակը: Այժմ երեսպատման ավազը մածուկի տեսքով կիրառվում է ամբողջ կաղապարի խոռոչի և վազողների վրա, ինչը պատրաստի ձուլմանը կտա մակերեսի լավ ավարտ:

Չոր ավազի միջուկը պատրաստվում է առանցքային տուփի միջոցով: Համապատասխան թխելուց հետո այն տեղադրվում է կաղապարի խոռոչում, ինչպես ցույց է տրված լուսանկարում։ Կափարիչը փոխարինվում է քարշակի վրա՝ հոգալով երկուսի հավասարեցման մասին՝ միջոցովկապում. Հարմար քաշը պահվում է կոպի վրա՝ հալած մետաղը լցնելու ժամանակ վերև մետալոստատիկ ուժը հոգալու համար: Կաղապարն այժմ, ինչպես ցույց է տրված լուսանկարում, պատրաստ է լցնելու: