Пісіру металдарды өңдеудің жетекші технологиялық процестерінің бірі болып табылады.Пісіру – жоғары пайдаланушылық сипатымен қоса, құрылымдар жасаға мүмкіндік беретін, бөлшектердің ажырамайтын қосылыстарын алудың ілгерілемелі технологиялық процесі. Пісірілген қосылыстардың артықшылығы, олардың әр түрлі міндеттердегі құрылымдарда кең қолданысқа ие болуына мүмкіндік туғызады. Пісіруді пайдалану құрылымдар өндірісі барысында материалдар мен уақытты үнемдеуге септігін тигізеді.Қазіргі кезде қалыңдығы бірнеше микрометрден ондаған сантиметрге дейін, тіпті метрге дейінгі бөлшектер пісіріледі. Құрылмалық көміртекті және төменгі қоспалы болаттармен қатар, арнаулы болаттар, жеңіл қорытпалар, сондай-ақ т.б. металдар негізіндегі қорытпалар, сондай-ақ әртекті материалдар пісіруге жиі қолданылады.
Пісірудің физикалық негіздеріӨндіріс салаларында, әсіресе құрылыс пен машина жасау мен әртүрлі қызмет көрсету мәселелері, жөндеу жұмыстарында қолданылатын пісіру тәсілдері қарапайым, күрделі конструкцияларды 0,1 мм қалыңдықтан 250 мм және онан да жоғары қалындықтардағы металл беліктерін өңдей және біріктіре алады. Пісіру жұмыстары металдың табиғаты мен химиялық кұрамын тікелей байланысты болып келеді. Кеміртек мөлшері 0,3% көміртекті болаттар мен аз легірленген және құрамында марганец болатын болаттар және құрамында көміртек мөлшері 0,3-0,45% көміртекті болаттар, аз легірленген – 20Г, 20 ХГС, 20 ХМА болаттары жақсы пісіріледі. Пісіруге шектеу қойылатын болаттар қатарына 30 ХМА, 30 ХГС сияқты кұрделі легірленген және құрамында көміртек мөлшері 0,55% ға дейінгі көміртекті болаттар жатқызылады. Ал, құрамында көміртек мөлшері 0,55% -дан жоғары көміртекті конструкциялық болаттар мен 35 ХГС, 40 ХГС т.б. болаттардың пісіру арқылы өңдеу мүмкін емес. Дегенмен шойынды ғылыми зерттеу және жөндеу жұмыстарында пісіру деген ұғым жиі қолданылады. Ондай жағдайларда, әдеттегі пісіру өндірісінде қолданылатын болат сымдарынан жасалатын электрод орнында пісірілетін шойын құрамымен құрамдас арнайы шойын электродтары қолданылады. Шын мәнінде шойынды пісіру процесі дәнекерлеу процесіне ұксас орындалады.Пісіру деп молекулааралық және атомаралық байланыс күштерін пайдаланып металл бөліктерін ажырамайтын етіп біріктіру процесін айтады. Аталған күштердің өзара әрекеттесуі үшін жалғанатын металдардың атомдарының ара қашықтығы 10-8 см шамасында болуы керек, демек өзара қашықтығы металдардың кристалл торларының параметріне сәйкес болуы кажет. Пісірілетін материалдар пластикалық күйге дейін қыздырылып олар механикалық қысу күші әсерінен өте тығыз түйістірілуі қажет. Бұл процесті қыздырусыз салқындай тек механикалык күш әсерімен іске асыруға болады.Пісіру біртектес және тектес емес металдар мен олардың қорытпаларын, металды кейбір металл емес материалдармен (керамика, графит, шыны т.б.) біріктіргенде, пластикалық Массалардан, т.б. бұйымдар жасағанда қолданады. Дегенмен металдарды пісіру машина жасау өнеркәсібінде және кұрылыста кеңінен қолданылады.
Осы кездегі пісіру тәсілдерінің негізгі екі ерекшелігі бойынша топтастырады: металдың пісіру кезіндегі күйі мен пісірілетін жапсарларын қыздыру үшін қолданылатын энергия түріне қарай. Алғашқы нышанына қарай балқытып және қысыммен пісіру болып бөлінеді.Балқытып пісіруде біріктірілетін детальдардың жиектері, оны негізгі металл деп атайды және қосымша металдарды балқу температурасынан асыра қыздырып ортақ сұйық металл жасалады. Қыздыру тоқтатылғаннан кейін ванна суып кристалдану нәтижесінде пісіру жіті қалыптасады да, пісірілген жік және оның аумағы әдеттегі температураға дейін салқындайды.Қысыммен пісіруде пісірілетін металл беттері пластикалық күйге, тіпті балқу температурасы-на жуық деңгейге қыздырылып оған қосымша механикалық күш түсіріледі. Қорғасын, алюминий, мыс, т.б. созымталдығы жоғары металдарды қыздырмай қысыммен-ақ пісіруге болады.Осы кезде металдарды пісіру, металды қысым арқылы құю және кесу арқылы өңдеу сияқты, металдан әр түрлі конструкциялар мен бұйымдар жасауда негізгі технологиялық процесс болып саналады. Жаңа зауыттар мен кәсіпорындарын салуда, темір жол вагондары мен цистерналар жасауда, домна және мартен пештерін құруда (монтаждауда), мұнай және газ құбырларын, көпір салуда, машина мен жабдықтардың тозған және сынған бөлшектерін қалпына келтіруде пісірудің маңызы зор. Бұл тәсіл ауыр конструкцияларды, металлургия, машина жасау өндірісінің күрделі жабдықтарын т.б. пісіру арқылы өңдегенде үлкен экономика-лық нәтиже береді.
Доғалық пісірудің негізгі турлері:1802 жылы Санкт-Петербург қаласындағы әскери-хирургия академиясының профессоры В.В. Петров қуатты гальваникалық элементті пайдаланып екі көмір электродтар аралығында ауада тұрақты электр жалындауы қалыптасаты-нын ашты. Мұндағы электрлік жалындауының пішіні доға тәріздес иіліп келген екен. Осыған орай В.В.Петров бұл жаңа ашылған электр жалындауды электрдоғасы деп атады. Электродағасын өз бетімен ағылшын физигі Г. Девиде 1809 жылы ашты.1882 жылы орыс өнертапқышы Н.Н. Бенардос электр доғасын металдарды пісіруде қолдануды іске асырды. Ол бұл мақсатта балқымайтын графит қолданды. Пісіру жігін дұрыс қалыптастыру үшін Н.Н. Бенардос электр доғасында балқытылатын қосымша металл талшық колданды. Ал, 1888 жылы орыс инженері Н.Г. Славянов металл электродымен доғалық пісіру тәсілін ұсынды. Пісіру тізбегіне негізгі бұйым және электродтың жалғануына қарай электрдоғалық пісірудің мынадай негізгі түрлері болады: балқымайтын көмір (графит) электродымен пісіру немесе Бенардос тәсілі, балқитын металл электродымен пісіру немесе Славянов тәсілі және балқитын металл электродтарымен үш фазаны доғаны пайдаланып пісіру.Бенардос тәсілі бойынша тұрақты ток доғасы оң полярлы бағытта (электродта минус, бұйымда плюс) көмір немесе графит электроды 2 және пісірілетін бұйым I арасында жанады.Қосымша металл 3 пісіру тізбегіне жалған-баған, соңдықтан доға негізгі металға тікелей, ал қосымша материалға жанама әсер етеді. Сол полярлы бағытта электрод анод болып (электродта плюс), ал бұйым катод болса (бұйымда минус) көмір доға тұрақсызданып, металл көміртегімен қанықтанады. Бенардос тәсілімен пісіруді негізінен шойын және қола құймаларының ақауларын түзетуге және тез тозатын детальдарды қорытпалар ұнтағымен қаптауда пайдаланады.
Славянов әдісі бойынша тұрақты ток (оң немесе сол полярлы бағытта) немесе ауыспалы ток доғасы балқитын металл электроды 2 мен пісіру тізбегіне жалғанып оған тура әсер ететін пісірілетін бұйымның I аралығында жанады. Пісіру тізбегіне жалғанған электродтың қызуы күшейе түсіп тез балқиды, өйткені оның шеткі беттері электр зарядталған бөлшектермен қоршалған. Доғамен балқытылған электрод қосымша материал ретінде пісірілген ваннаны толықтырады.Үш фазалы доғамен пісіргенде пісіру тізбегінің үш фазасына бөлек-бөлек екі электрод 2 және пісірілетін бұйым I жалғанған. Эр электрод пен бұйым арасында және электродтар арасында бірден үш доға пайда болады. Әрбір электродқа және негізгі металға екі доға тіке, ал бір доға жанама әсер етеді.Үш фазалы доғалық пісіру өндіріс өнімділігі жағынан Славянов әдісімен доғалық пісіруден 2-3 есе жоғары. Бұл әдісті көбінесе қалың металдарды автоматты түрде пісіруде қолданады.
Пісіру доғасы және оның қасиеттері
Пісіру доғасы деп көп жылу мен жарық шыгаратың газдағы қуатты электрлік жалындауды айтады. Физикалық тұрғыдан қарағанда электрлік жалындау ионданған ауа арқылы өткізілетін электр тогының нәтижесі доғаның қасиетін сипаттайтын негізгі параметрлерге көрнеу, ток және доғаның ұзындығы жатады. Көрнеу мен ток арасындағы тәуелділікті доғаның тұрақты жағдайындағы статикалық вольт-амперлі сипаттамасы көрсетеді. Ол бірде ылдыйлаган I, бірде тұрақты II және өрлеулі III болып келуі мүмкін.Пісіру доғасы үш бөліктен тұрады: катод аумағы, анод аумағы және доға діңгегі. Барлық аумақты доға діңгегі I алады, онда ионизациялау процесі мен катод аумағындағы тегіс бөлшектер анодқа қарай ауысады. Доға діңгегінің температурасы 6000-7000° С-ға жетеді. Ол қатты қызған электрод пен пісірілетін металдардың бу қоспаларынан және сол бұлардың қоршалған газдармен реакция нәтижесіндегі өнімдерден тұратын ортамен 2 коршалған.Электр доғасының жылулық қуаты есептелгенде доғаның электрлік қуатының жылулық баламасына (эквивалентіне) тең деп қаралады, демек
q=0,24 JU кал/с (I)
Ал электр доғасының тиімді әсерлік жылу қуаты:
q=0,24 ng UJ кал/с (I)
мұндағы ng = пісірілетін металды қыздыруға пайдаланылған доғаның жылу қуатының пайдалы әсер коэффициенті (ПЭК).Эксперименттік зерттеулер анықтағандай металл электродпен ашық ауқымда пісіруде ng= 0,7+0,85; флюс қабатының астында пісіруде ng=0,90-0,99; көмір (графит) электродпен пісіруде (доғаның қуаты 300-1200 кал/с аралығы шамасында болған жағдайда) ƞ=0,5-0,75. Металл электродпен пісіруде ƞ мәні электродтың қосылуды полярлілігіне елеулі тәуелділік керсетпейді (арнайы жасалған электродтардан тыс жағдайда).Электр доғалық пісіру үшін тұрақты және айнымалы ток қолданылады. Тұрақты ток көзі ретінде тұрақты ток генераторлары және пісіру түзеткіштері - селенді, германилі және кремнилі қолданылады. Тұрақты ток генераторлары электроқозғалтқышпен және іштен жаңатын қозғалтқышпен жетектелетін боп жасалады. Соңғы түрі тасымалдауға ыңғайлы болып келеді.
Айнымалы токпен пісіруде пісіру трансформаторларын пайдаланады. Пісіру трансформаторларының құрылымы қарапайым, оны пайдалану күрделі емес, салмағы мен құны кем және пайдалы әсер коэффициенті жоғары, бұларды пайдалану мерзімі ұзақ болады.Доғалык пісірудің тұрақты ток көзі бірпосталы және көппосталы етіп жасалады, ал айнымалы ток көзі тек қана - бірпосталы болады.Пісіру трансформаторларында электр желісінің жоғарғы кернеуі (220 немесе 320 В) трансформатордың бос жүрісті кернеуінің, мәніне дейін (60-80 В) төмендетеді. Онымен қоса трансформатор да электр доғасының кернеуін белгілі аралықта мәнде реттеу және тұрақты ұстау қамтамасыз етіледі. Ол үшін трансформатордың екінші сым орамын дроссель деп аталатын қосымша орамға жалғайды.Электр доғасының бір электроды дроссель орамына, ал екінші электроды трансформатор-дың екінші орамына ұштастырылады. Пісіру тоғы берілгенде (өткенде) дроссель орамының айналымдарында э.қ.к. (электр қозғаушы күш) индукцияланады, оның бағыты трансформатор-дың негізгі э.қ.к. не қарсы бағытта болады. Сондықтан трансформатордың шыға беріс кернеуі бос жүрістегі мәнінен доға жанғандағы мәніне дейін төмендейді. Ал электродтар (электрод пен бұйым) тікелей түйістірілген жағдайда электр кернеуі Uk=0 В. Осыған орай электр желісіндегі ток мәні шұғыл өседі. Мұның ауаны иондатып электр жалындауының бастама қалыптасуы үшін шешуші мәні бар.Тұрақты токтың бірпосталы пісіру генератор-ларының принципті электр нобайы көрсетілген. Генератордың бас щетка в және қосымша щетка с-ға жалғанған оралымы 3 бар және оралымы I бас щеткалар а мен в-ға жалғанған. Щеткалар в және с аралығындағы кернеулер бос айналым кезінде және күш режимдерінде де тұрақты болады. Сондықтан щеткаларға жалғанған (өздігінен қозатын генератор) оралым 3 тудырған магнитті қозғалыс Фп-да тұрақты болады. Доға жанғанда пісіру тоғы магниттік қозғалыс Фп-ға қарсы жалғанған Фс-магнитті козғалысының оралымы I арқылы өтеді. Айқас тұйықталғанда Фс қозғалысы Фп қозғалысына тең. Сондықтан соңғы магниттік қозғалыс, демек бас щеткалар а мен в-дағы э.қ.к. нөлге дейін бәсендейді.Генератордың бұл түріндегі пісіру тоғы параллель оралымдардың қоздыру тоғының өзгеруіне байланысты. Реостат 2 арқылы реттеледі.Тұракты тоқтың көп орынды пісіру генераторларының бір бағыттағы Фс және Фп магнитті қозғалыстарын тудыратын жүйелі I және параллельді 3 оралымдары бар. Сондықтан бұл генераторлардың қуаты құламалы болмай, тұрақты болады. Доға қуаты құламалы болу үшін әр жұмыс орнына доғамен жүйелі балласты реостаттарды 4 жалғайды (қосады).Пісіру тізбегін тұйықтағанда генератор кернеуінің біразы балласт реостатында мына теңдеу бойынша кемиді:
Up= JR
Мүндағы Up - реостаттағы кернеудің кемуі, В;
R - реостат қарсылығы, Ом.
Айқас тұйықталғанда балласт реостатындағы кернеудің жоғалуы генератор кернеуіне тең, сондықтан доғадагы кернеуде нөлге дейін түседі. Балласт реостатын пісіру тоғын реттеуде де пайдаланады, ал реостат 2 генератордьщ бос жүрісінің кернеуін өзгертеді.Пісіру түзеткіштері ток өткізгіш элемент-вентильдерден тұрады. Олар токты бір бағытта жақсы өткізеді. Пісіру түзеткіштер үшін негізінен селенді вентильдерді пайдаланады. Қазіргі кезде сапалы жоғары германилі және кремнилі пісіру түзеткіштер шығарылады.
