Кіріспе

Металл қосылысы техникасы
металл қосылысы процесі

Қорыту – екі немесе одан көп металл бұйымдарын толтырғыш металды ерітіп, қосылысқа ағызу арқылы біріктіретін металл қосылысы процесі. Толтырғыш металдың еріу температурасы қоса біріктірілетін металлдан төмен болады. Қорыту, дәнекерлеуден айырмашылығы, жұмыс дайындамаларын ерітпейді. Қорыту, жарықтаудан жоғары температураны қолдану және жақын орналасқан бөлшектерді пайдалану арқылы ерекшеленеді. Қорыту процесінде толтырғыш металл капиллярлық әрекет арқылы тығыз орналасқан бөлшектер арасындағы кеңістікке ағып кіреді. Толтырғыш металл еріу температурасынан (liquidus) сәл жоғары қыздырылады және әдетте, ағынмен қоршалады. Содан кейін ол негізгі металл бетіне («ылғалдану» процесі) ағып, жұмыс дайындамаларын біріктіру үшін суытылады. Жалпы, қорыту дәнекерлеуге қарағанда аз жылу деформациясын тудырады, себебі қорытылған бұйымның қызуы біркелкі болады. Күрделі және көп бөлікті құрастырмаларды тиімді түрде қорытуға болады. Дәнекерленген тігістер кейде тегістеуді қажет етеді, бұл қорытуға қажет емес, себебі ол таза тігіс жасайды. Тағы бір артықшылығы – қорыту бетін қорғау мақсатында жабылануы немесе қапталуы мүмкін. Соңында, қорыту жаппай өндіріске оңай бейімделеді және оны автоматтандыру оңай, себебі жеке процесс параметрлері өзгеріске аз сезімтал. Басты кемшілік – қолданылатын жұмсақ толтырғыш металдарға байланысты дәнекерленген тігіске қарағанда қосылыстың төмен беріктігі. Қорытылған тігістің беріктігі негізгі металлдан кем, бірақ толтырғыш металлдан жоғары болуы мүмкін. Тағы бір кемшілік – қорытылған тігістер жоғары температурада қызмет ету кезінде зақымдануы мүмкін. Кейбір қорыту операцияларында, бірақ, тігіс аралықтарының болуы жиі кездеседі. Қорыту беттерінің тазалығы да маңызды, себебі кез келген ластану нашар ылғалдануға (ағымға) әкелуі мүмкін. Қорыту алдында бөлшектерді тазалаудың екі негізгі әдісі – химиялық тазалау және абразивті немесе механикалық тазалау. Механикалық тазалау кезінде бетінің дұрыс құрылымдылығын сақтау маңызды, себебі дөрекі бет тегіс бетке қарағанда, сол геометриядағы тегіс бетке қарағанда тез ылғалданады. Қорыту жұмыстарын орындау үшін көптеген қыздыру әдістері бар. Жылу әдісін таңдаудағы ең маңызды фактор – біріктіру арқылы жылуды тиімді беру және оны қолданылатын негізгі металдардың жылу сыйымдылығы шегінде жүзеге асыру. Сонымен қатар, қорыту тігісінің геометриясы, өндіріс жылдамдығы және көлемі де маңызды факторлар болып табылады. Қорыту әдістерін жіктеудің ең оңай жолы – оларды қыздыру әдісі бойынша топтастыру. Ең көп таралғандары:

Шаммен қорыту
Пешпен қорыту
Индукциялық қорыту
Шомылу арқылы қорыту
Қарсылықпен қорыту
Инфрақызыл қорыту
Жамылғымен қорыту
Электрондық сәулемен және лазерлік қорыту
Қорыту дәнекерлеуі

Бұл қыздыру әдістері жергілікті және диффузиялық қыздыру техникалары арқылы жіктеледі және олардың әртүрлі қолдануларына байланысты артықшылықтарды ұсынады.

Шамшымен балқыту

Токпен пісіру – механикалық пісірудің ең көп таралған әдісі. Ол көбінесе шағын көлемде өндіріс немесе арнайы операцияларда қолданылады, ал кейбір елдерде пісірудің көп бөлігі осы әдіспен жасалады. Токпен пісірудің үш негізгі түрі бар: қолмен, машинамен және автоматты токпен пісіру. Қолмен токпен пісіру – дәнекерленетін жерге немесе оның жанына газ жалыны арқылы жылу беру процедурасы. Шамды қолмен ұстауға немесе белгілі бір позицияда бекітуге болады, бұл операция толыққанды қолмен орындала ма, әлде автоматтандырылған ма, соған байланысты. Қолмен пісіру көбінесе шағын көлемде өндіріс кезінде немесе бөлшектің мөлшері немесе құрылымы басқа пісіру әдістерін қолдануды қиын жасайтын жағдайларда қолданылады. Бұл әдіс бақыланатын жылу циклінің (жергілікті қыздырудан деформацияға ұшырауы мүмкін бөлшектерді пайдалануға мүмкіндік береді) және пісіруден кейін тазалау қажеттілігінің болмауы сияқты артықшылықтарды ұсынады. Көбінесе қолданылатын атмосфералар: инерт, тотығуды азайтушы немесе вакуум атмосфералары, олардың барлығы бөлшектің тотығуын қорғайды. Басқа артықшылықтарына мыналар жатады: жаппай өндірісте қолданғанда төмен бірлік құны, температураны қатаң бақылау және бір уақытта бірнеше дәнекерлеу тігісін жасау мүмкіндігі. Пештер әдетте электр энергиясы, газ немесе май арқылы қыздырылады, бұл пештің түріне және қолданылуына байланысты. Дегенмен, бұл әдістің кейбір кемшіліктері бар: жоғары құрал-жабдық құны, күрделі жобалау талаптары және жоғары қуат тұтыну. Вакуумдық пісіру көбінесе пеште жүргізіледі, бұл бірнеше дәнекерлеу тігісін бірден жасауға мүмкіндік береді, өйткені бүкіл бөлшек пісіру температурасына жетеді. Жылу беру сәулелену арқылы жүзеге асырылады, себебі вакуумде көптеген басқа әдістерді қолдану мүмкін емес.

Суытуды суға батыру

Суға батыру әдісі алюминийді қосуға ерекше қолайлы, себебі ауа шығарылып тасталады, осылайша тотығудың пайда болуына жол берілмейді. Қосылатын бөлшектер бекітіледі және қосу қоспасы біріктірілетін беттерге, әдетте, суспензия түрінде жағылады. Содан кейін жинақталған бөлшектер балқыған тұз ваннасына (әдетте NaCl, KCl және басқа да қосылыстар) батырылады, ол жылуды беру ортасы және флюс ретінде қызмет етеді. Көптеген суға батыру арқылы қосылған бөлшектер әуе-ғарыш өнеркәсібінде жылу алмастыруға арналған қолданыстарда пайдаланылады.

Ағымы

Егер желімдеу жұмыстары инертті немесе тотығуды азайтатын ортада (мысалы, азот) жүргізілмесе, металл қызған кезде оксидтердің пайда болуын болдырмау үшін борак сияқты ағын қолдану қажет. Ағын сонымен қатар желімдеу беттерінде қалған ластануды тазалауға да қызмет етеді. Ағын флюс пастасы, сұйық, ұнтақ түрінде немесе флюс пен толтыру металл ұнтағын біріктіретін дайын желімдеу пасталары ретінде қолданылуы мүмкін. Ағынды ағын жабыны бар желімдеу таяқшаларын немесе ағын өзегін пайдалана отырып қолдануға болады. Екі жағдайда да, қыздырылған біріктіруге қолданған кезде ағын біріктіруге ағып түсіп, оған кіретін балқытылған толтырғыш металлмен ығысады. Цикл аяқталғаннан кейін артық ағын алынып тасталуы керек, себебі біріктіруде қалған ағын коррозияға әкелуі, біріктіруді тексеруге кедергі келтіруі және беттік өңдеу операцияларын жүргізуге тосқауыл қоюы мүмкін. Фосфорлы қорытпалар мысқа мысты қосып, өздігінен ағып отырады. Ағындар әдетте нақты негізгі металдарға қатысты олардың тиімділігіне байланысты таңдалады. Тиімді болу үшін ағын қолданылатын негізгі металлмен де, толтыру металлымен де химиялық үйлесімді болуы керек. Өздігінен ағып тұратын фосфорлы толтырғыш қорытпалар темір немесе никельге қолданылған кезде шығыршық фосфидтер түзеді.

Атмосфера

Жарықтау жұмыстары жоғары температураны қажет ететініне байланысты металл беті оттегі бар атмосферада тотығады. Бұл жағдайда ауадан басқа атмосфералық ортаны пайдалану қажет болуы мүмкін. Көбінесе қолданылатын атмосфералар:

Ауа. Қарапайым және экономикалық. Көптеген материалдар тотығуға және қабыршақ жинақтауға бейім. Жұмыстан кейін тотығуды жою үшін қышқылды тазалау ваннасын немесе механикалық тазалауды қолдануға болады. Флюс тотығуға қарсы әрекет етеді, бірақ біріктірудің әлсіреуіне әкелуі мүмкін.

Жану арқылы алынған газ. Аз сутегі, AWS 1-түрі, "экзотермиялық атмосфералар". 87% N2, 11–12% CO2, 5–1% CO, 5–1% H2. Күміс, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс пен латуньді жарықтау үшін.

Жану арқылы алынған газ. Көміртексіздендіруші, AWS 2-түрі, "эндотермиялық атмосфералар". 70–71% N2, 5–6% CO2, 9–10% CO, 14–15% H2. Мыс, күміс, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс, латунь, никель қорытпалары, Монель, орташа көміртекті болаттарды жарықтау үшін.

Жану арқылы алынған газ. Күртілген, AWS 3-түрі, "эндотермиялық атмосфералар". 73–75% N2, 10–11% CO, 15–16% H2. Мыс, күміс, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс, латунь, төмен никельді қорытпалар, Монель, орташа және жоғары көміртекті болаттарды жарықтау үшін.

Жану арқылы алынған газ. Күртілген, көміртексіздендіруші, AWS 4-түрі. 41–45% N2, 17–19% CO, 38–40% H2. Мыс, күміс, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс, латунь, төмен никельді қорытпалар, орташа және жоғары көміртекті болаттарды жарықтау үшін.

Аммиак. AWS 5-түрі, сондай-ақ қалыптастыру газы деп те аталады. Диссоциацияланған аммиак (75% сутек, 25% азот) көптеген пісіру және жарықтау процестері үшін қолданылуы мүмкін. Арзан. Мыс, күміс, никель, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс, латунь, никель қорытпалары, Монель, орташа және жоғары көміртекті болаттар және хром қорытпаларын жарықтау үшін.

Азот+сутек. Криогендік немесе тазартылған (AWS 6A түрі). 70–99% N2, 1–30% H2. Мыс, күміс, никель, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін.

Азот+сутек+көміртек оксиді. Криогендік немесе тазартылған (AWS 6B түрі). 70–99% N2, 2–20% H2, 1–10% CO. Мыс, күміс, никель, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс, латунь, төмен никельді қорытпалар, орташа және жоғары көміртекті болаттарды жарықтау үшін.

Азот. Криогендік немесе тазартылған (AWS 6C түрі). Тотықтырмайтын, экономикалық. Жоғары температурада кейбір металдармен, мысалы, кейбір болаттармен реакцияға түсіп, нитридтерді қалыптастыруы мүмкін. Мыс, күміс, никель, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс, латунь, төмен никельді қорытпалар, Монель, орташа және жоғары көміртекті болаттарды жарықтау үшін.

Сутек. AWS 7-түрі. Күшті тотықсыздандырғыш, жоғары жылу өткізгіш. Мысты жарықтау және болатты қыздыру үшін қолданылуы мүмкін. Кейбір қорытпаларда сутектің сынуына әкелуі мүмкін. Мыс, күміс, никель, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс, латунь, никель қорытпалары, Монель, орташа және жоғары көміртекті болаттар, хром қорытпалары, кобальт қорытпалары, вольфрам қорытпалары және карбидтерді жарықтау үшін.

Органикалық емес булар. Әртүрлі ұшқыш фторидтер, AWS 8-түрі. Арнайы мақсатта қолданылады. AWS 1–5 атмосфераларымен араластырылып, флюсты алмастыру үшін қолданылуы мүмкін. Күміспен латуньді жарықтау үшін қолданылады.

Асыл газ. Әдетте аргон, AWS 9-түрі. Тотықтырмайтын, азоттан қымбат. Инерт. Бөлшектер өте таза, газ таза болуы керек. Мыс, күміс, никель, мыс фосфор және мыс-мырыш қоспалары үшін. Мыс, латунь, никель қорытпалары, Монель, орташа және жоғары көміртекті болаттар, хром қорытпалары, титан, цирконий, гафнийді жарықтау үшін.

Асыл газ+сутек. AWS 9A түрі.

Вакуум. Жұмыс камерасын эвакуациялауды талап етеді. Қымбат. Жоғары бу қысымы бар металдарға, мысалы, күміс, мырыш, фосфор, кадмий және марганецке жарамсыз (немесе ерекше күтімді қажет етеді). Жоғары сапалы біріктірулер үшін қолданылады, мысалы, ғарыш саласы үшін.

Алдын ала пішімдеулер

Жарықтау преформы – электрондық құрылғылар мен жүйелерді өндіруде қолданылатын жоғары сапалы, дәл металл штамп, түрлі қосылыстарды жасауға арналған. Көбінесе жарықтау преформаларын электрондық тізбектерді бекітуге, электрондық құрылғыларды қаптауға, жақсы жылу және электр өткізгіштігін қамтамасыз етуге және электрондық байланыс үшін интерфейс жасауға қолданады. Төртбұрышты, тіктөртбұрышты және дискі тәрізді жарықтау преформалары кремнийлі кристалдардан тұратын электрондық компоненттерді, мысалы, баспалы схемалық тақтаға бекіту үшін жиі қолданылады. Электрондық жиынтықтарды құрастыру үшін көбінесе тіктөртбұрышты шеңбер пішіндес преформалар қажет, ал шайба пішіндес жарықтау преформалары әдетте жетек сымдар мен герметикалық өткізгіштерді электрондық тізбектерге және жиынтықтарға бекіту үшін пайдаланылады. Кейбір преформалар диодтарда, түзеткіштерде, оптоэлектрондық құрылғыларда және компоненттерді қаптауда да қолданылады.

Қауіпсіздік

Жарықтау процесінде зиянды химиялық түтінге ұшырау мүмкін. Америка Құрама Штаттарының Кәсіби қауіпсіздік және денсаулық сақтау институты осы түтіндерге ұшырауды рұхсат етілген шектен төмен деңгейде ұстауды ұсынады.