K.Cirsis
Konstrukciju materiāli
Mācību līdzeklis (lekciju konspekts)
VIŠĶI
ANOTĀCIJA
Lekciju konspekts izdots ar ESF finansiālu atbalstu projekta Izglītības programmas
„Autotransports” profesionālo priekšmetu mācību satura uzlabošanai.
Lekciju konspekts sastāv no 126 lappusēm aprakstošās daļas ar attēlu ilustrācijām. Pirmajā
daļā doti pamatjēdzieni par metāliem un to sakausējumiem, metālu sakausējumu īpašībām un to
noteikšanas metodēm. Konstrukciju tēraudu, leģēto tēraudu un čugunu iedalījums, marķēšana
atbilstoši LVS EN standartam un pielietošana. Dots krāsaino metālu un to sakausējumu,
cietsakausējumu, antifrikcijas materiālu un nemetālisko materiālu raksturojums. Apskatīti tēraudu
termiskās un ķīmiski – termiskās apstrādes pamati. Doti metālu karstās apstrādes pamati: lējumu
ražošanas veidu apraksts un plašāk lietoto lejamo materiālu lējumu ražošanas īpatnības;
spiedienapstrādes veidu un produkcijas īss raksturojums un kalumu ražošanas tehnoloģijas izklāsts;
aplūkoti metālu metināšanas pamatjēdzieni un metināto savienojumu veidošanās teorētiskie pamati.
Plašāk izklāstīts gāzmetināšanas, elektrometināšanas, metināšanas aizsarggāzu vidē process un
elektrometināšanas elektrodu marķēšanas un izvēles pamati.
Otrajā daļā doti pamatjēdzieni par metālu apstrādi ar griešanu. Plašāk apskatīti
griezējinstrumenti un to pielietojums virpošanā, urbšanā, paplašināšanā, izrīvēšanā, frēzēšanā, vītņu
griešanā un abrazīvo instrumentu marķēšana to izvēle un pielietojums. Apskatīta griešanas režīmu
izvēle virpošanā un urbšanā.
2
SATURS
I daļa
Materiālmācība
Anotācija ……………………………………………………………………………………………. 2
Ievads………………………………………………………………………………………………....4
1. Pamatjēdzieni par metāliem un sakausējumiem…………………………………………………...5
2. Metālu sakausējumu īpašības, to noteikšanas metodes…………………………………………....7
3. Sakausējumu teorijas pamati……………………………………………………………………..15
4. Tēraudi un čuguns………………………………………………………………………………..20
5. Metālu korozija, tās novēršana…………………………………………………………………..30
6. Krāsainie metāli un to sakausējumi………………………………………………………………34
7. Cietkausējumi, metālkeramiskie un minerālkeramiskie izstrādājumi……………………………40
8. Antifrikcijas (pretberzes) materiāli ………………………………………………………………42
9. Tēraudu termiskā apstrāde………………………………………………………………………..43
10. Ķīmiski termiskā apstrāde……………………………………………………………………....47
11. Nemetāliskie materiāli…………………………………………………………………………..50
12. Lējumu ražošana………………………………………………………………………………...56
13. Spiedienapstrāde………………………………………………………………………………...64
14. Metināšana……………………………………………………………………………………....76
15. Metālu lodēšana………………………………………………………………………………....95
II daļa
Metālgriešana
1. Pamatjēdzieni par metālu griešanu……………………………………………………………….97
2. Virpošana………………………………………………………………………………………..105
3. Urbšana, paplašināšana un izrīvēšana…………………………………………………………..109
4. Frēzēšana…………………………………………………………………………………….….115
5. Vītņu griešanas instrumenti………………………………………………………………….….120
6. Abrazīvie instrumenti…………………………………………………………………….……..122
Izmantotā literatūra…………………………………………………………………….………… 126
3
I daļa
MATERIĀLMĀCĪBA
IEVADS
Metāli un sakausējumi bija zināmi jau tālā senatnē, un ziņas par tiem tika uzkrātas gadsimtiem
ilgi. Tām bija milzīga nozīme sabiedrības materiālajā un kultūras izaugsmē, jo tās kļuva par
pamatu visu tautsaimniecības nozaru attīstībai. Nepārtraukti augošā prasība pēc metālu un
sakausējumu uzlabošanas noteica jaunas zinātnes – metālmācības – rašanos un attīstību. Arvien
plašāk sāka izmantot nemetāliskos materiālus, kas ir patstāvīga materiālu grupa ar noteiktām
īpašībām.
Materiālmācība ir zinātne, kas pētī sakarības starp metālu, sakausējumu un nemetālisko
materiālu sastāvu, uzbūvi un īpašībām, kā arī sakarības starp tām izmaiņām, kas rodas mehāniskās,
ķīmiskās un termiskās iedarbības rezultātā.
Svarīgākā materiālmācības daļa ir metālmācība. Tā pamatojas galvenokārt uz tādām zinātnes
nozarēm kā fizika un ķīmija. Tajā pašā laikā metālmācība (arī materiālmācība) ir tehnoloģisko
procesu teorētiskā bāze: metālu un sakausējumu ražošanai un termiskai apstrādei, liešanas
tehnoloģijai, metālu spiedienapstrādei, metināšanai, apstrādei ar griezējinstrumentiem u.c.
4
1. PAMATJĒDZIENI PAR METĀLIEM UN SAKAUSĒJUMIEM
Metāli
Visām vielām cietā stāvoklī ir kristāliska vai amorfa uzbūve. Ideālā kristāliskā vielā atomi
atrodas pareizā ģeometriskā kārtībā un noteiktā attālumā cits no cita; amorfā vielā atomi izvietoti
bez jebkādas kārtības. No periodiskās sistēmas 105 elementiem 82 elementi ir metāli.
Metāliem raksturīga elektrovadāmība un siltumvadāmība, stiprība, plastiskums, kā arī būtisks
ir metālisks spīdums.
Daudzas metālu īpašības ir atkarīgas no struktūras – materiāla iekšējās uzbūves. Materiāla
struktūru var iedalīt makrostruktūrā, ko novēro ar neapbruņotu aci vai nelielā palielinājumā (līdz 30
reizēm), un mikrostruktūrā, ko novēro mikroskopā ar lielu palielinājumu.
Gandrīz visus konstrukciju materiālus ( metālus ) iegūst kausējot, tādēļ to pārvērtības no šķidra
stāvokļa cietā ir svarīga fizikāla parādība. Materiāla pāreja no šķidrā stāvokļa cietā, veidojot
kristālisku struktūru, sauc par primāro kristalizāciju. Turpretim jaunu kristālu veidošanos materiālā,
kurš atrodas cietā stāvoklī, sauc par sekundāro kristalizāciju. Temperatūru, pie kuras metālā notiek
kaut kāda pārvērtība, sauc par kritisko temperatūru jeb kritisko punktu.
Kristalizācijas process sākas ar kristalizācijas centru rašanos. Šķidrā metālā var pastāvēt nelieli
stabili atomu grupējumi, ko sauc par kristalizācijas centriem. Ap šiem centriem grupējas atomi,
veidojot sākumā pareizus kristālisku plākšņu kristālus.
Katrs kristāls ir bez noteiktas orientācijas. Tā kā vienā laikā rodas daudz kristālu centru un
graudu augšana noris visos virzienos, tad, saskaroties ar kaimiņu kristāliem, kristāliem zūd iespēja
izaugt par pilnšķautņainu kristālu un rodas nepareizas formas kristāls jeb kristalīts, ko parasti
metālmācībā sauc par graudu.
Cietā stāvoklī esošu metālu atomi ir regulāri izvietoti kristāliskajā vai telpiskajā režģī. Atomu
izvietojums režģī var būt dažāds. Lielākoties tehniskos metālus veido režģi, kuros atomi atrodas
telpiski centrēta kuba skaldnēs, centrēta kuba vai heksagonālas formas elementārā šūnā.
Telpiski centrēta kuba režģa elementārā šūna parādīta 1.1.att; tā sastāv no 9 atomiem, no
kuriem 8 ir izvietoti kuba virsotnēs, bet devītais – centrā.
Skaldnēs centrēta kuba elementārā šūna sastāv no 14 atomiem, no kuriem 8 izvietoti kuba
virsotnēs, bet seši plakņu centros ( 1.2.att. ).
1.1. att. Atomu izvietojums
telpiski centrēta kuba režģa
elementārā šūnā
1.2. att. Atomu izvietojums skaldnēs
centrēta kuba režģa elementārā šūnā
5
Mūsdienu pētījumi rāda, ka reāliem kristāliem atšķirībā no ideāliem ir sastopamas dažādas
struktūras nepilnības, t. i., novirzes no pareizas ģeometriskas uzbūves (1.3.att.).
1.3. att. Ideālais (a) un reālais (b) kristāliskais režģis
Daudzas svarīgas metālu mehāniskās un fizikālās īpašības ir cieši saistītas ar nepilnībām
metālu kristālu uzbūvē, kuras parasti iedala punktveida, lineāros un virsmas defektos. Punktveida
defekti (galvenokārt vakances) izkropļo kristālisko režģi, tā palielinot elektrisko pretestību.
Lineāriem defektiem (dislokācijām) ir mazi izmēri divos virzienos un ievērojams izmērs trešajā
virzienā. Dislokācijas rodas jau kristalizācijas procesā, kā arī sekojošajā termiskajā apstrādē un
plastiskajā deformācijā, tās nosaka materiāla īpašības. Svarīgākie virsmas defekti veidojas uz
graudu robežām. Graudu robežās viens kristāliskais režģis saskaras ar citu kristālisko režģi. Graudu
robežas ietekmē daudzas mehāniskās īpašības.
Metālu alotropija ir metālu īpašība karsēšanas vai atdzesēšanas procesā (cietā stāvoklī) mainīt
kristālisko režģi. Katra alotropiska pārvērtība noris noteiktā temperatūrā. Tā piemēram, viena no
dzelzs pārvērtībām notiek 9100 C temperatūrā; zemākā temperatūrā atomi veido telpiski centrētu
kubu, bet augstākā – skaldnēs centrētu kubu. Attiecīgā režģa struktūru sauc par alotropisku formu
vai modifikāciju. Dažādas modifikācijas apzīmē ar grieķu burtiem a, b, g u. tml., pie tam ar amodifikācijas, kas pastāv temperatūrās pirms pirmās alotropiskās pārvērtības.
Kristālu anizotropija. Atsevišķi ņemta kristāla īpašības dažādos virzienos ir atšķirīgas. Ja no
liela kristāla (izaudzināta laboratorijas vai arī rūpnieciskos apstākļos) izgriež vienādus pēc
izmēriem, bet dažādi orientētus paraugus un pārbauda to īpašības, tad var novērot īpašību lielu
atšķirību dažādos virzienos. Tā, piemēram, dažādos vara kristāla virzienos relatīvais pagarinājums
mainās 10...55% robežās, stiprības robeža – no 140 līdz 350 MN/m2. Šo kristālu īpašību sauc par
anizotropiju. Kristālu anizotropija izskaidrojama ar atomu noteikto novietojumu telpā.
6
2. METĀLU UN SAKAUSĒJUMU ĪPAŠĪBAS, TO
NOTEIKŠANAS METODES
Visas metālu dažādās īpašības nosacīti var iedalīt piecās grupās: ķīmiskās, fizikālās,
mehāniskās, tehnoloģiskās un ekspluatācijas.
Ķīmiskās īpašības raksturīgas ar materiālu spēju ķīmiski reaģēt ar apkārtējo vidi. Piemēram,
spēja pretoties korozijai, spēja pretoties skābju vai sārmu iedarbībai, karstumnoturība (spēja
neoksidēties augstās temperatūrās) u.c.
Pie fizikālām īpašībām pieder, piemēram, blīvums, kušanas temperatūra, siltuma izplešanās
koeficients, siltumvadāmība, siltumietilpība, elektrovadāmība, krāsa un citas siltuma, elektriskās,
magnētiskās un optiskās īpašības.
Izšķir šādas galvenās mehāniskās īpašības: stiprība – materiāla spēja pretoties deformācijai
un sagraušanai statisku ārējo spēku iedarbībai (var būt dažādi slogošanas vaidi – stiepe, liece,
spiede, vērpe, cirpe); plastiskums – materiāla spēja plastiski deformēties bez sagrūšanas; elastība –
spēja deformēties elastīgi un atjaunot iepriekšējo formu un izmērus pēc slodzes darbības
pārtraukšanas; cietība – spēja pretoties cita, cietāka ķermeņa (vielas) iespiešanai vai ieskrāpēšanai;
stigrība – spēja pretoties sagraušanai triecienveida slodzes iedarbībā; nogurumizturība – spēja
pretoties sagraušanai daudzkārt atkārtotas slodzes iedarbībā.
Tehnoloģiskās īpašības raksturo materiāla spēju pakļauties dažādām tehnoloģiskām
operācijām, tā derīgumu noteiktam apstrādes paņēmienam. Te iederas liešanas īpašības (sarukums,
šķidrplūstamība, likvācija), kaļamība, metināmība, apstrādājamība ar griešanu u.c. Tehnoloģiskās
īpašības ir atkarīgas no materiāla ķīmiskajām, fizikālajām un mehāniskajām īpašībām. Piemēram,
sakausējumu liešanas īpašības ir atkarīgas no to ķīmiskā sastāva, temperatūras, siltumvadāmības
u.c., bet apstrādājamība griežot – no mehāniskām īpašībām – stiprības, cietības utt.
Ekspluatācijas īpašības raksturo materiāla derīgumu (piemērotību) konkrētiem darba
apstākļiem. Piemēram, spēja pretoties dilšanai, antifrikcijas īpašības (gultņu materiāliem),
hermētiskums, frikcijas īpašības (bremžu uzlikas) u.c.
Materiālu mehāniskās īpašības nosaka, pārbaudot standartizētus paraugus ar universālām (vai
speciālām) pārbaudes mašīnām. Atkarībā no pieliktās slodzes pieaugšanas ātruma mehāniskās
pārbaudes var būt šādas:
1) statiskās – ja slodze pārbaudes laikā paliek nemainīga vai arī mainās nedaudz (parasti
pieaug) un notiek lēna pārbaudāmā parauga deformēšana (stiepes, lieces, spiedes, vērpes
pārbaude);
2) dinamiskās – ja slodze pieaug ātri, īsā laikā, parasti sekundes simtdaļās (stigrības pārbaude);
3) pārbaudes ar atkārtoti mainīgu slodzi (statisku vai dinamisku) – ja paraugu slogo
atkārtoti līdz sagraušanai, bet neizraisot plastisku deformāciju, galvenokārt lieces un vērpes
variantā.
Lai varētu pareizi izvēlēties metālu detaļas vai arī konstrukcijas izgatavošanai, kā arī lai
kontrolētu metāla kvalitāti, nepieciešams zināt metālu mehāniskās īpašības un to noteikšanas
metodes. Pārbaudes metodes parasti ir standartizētas, lai varētu salīdzināt mehānisko pārbaužu
rezultātus. Katrai pārbaudei no pārbaudāmā metāla tiek izgatavots noteiktas formas un izmēra
paraugs. Paraugs noslogojams tikai noteiktā veidā, un pārbaudes rezultāti izsakāmi noteiktās
mērvienībās.
Izmantojot mehāniskajās pārbaudēs iegūtos datus par attiecīgo metālu, jāievēro, ka tie iegūti
viena veida noslogojumā, tāpēc nevar vienmēr pilnīgi raksturot šo metālu gatavā detaļā.
Bez tam jāatzīmē, ka detaļas forma un izmēri atšķiras no parauga, un līdz ar to daļēji mainās
zināmās mehāniskās īpašības. Lai tuvinātu pārbaudes apstākļus reāliem ekspluatācijas apstākļiem,
dažreiz reizē ar parastajām mehāniskajām pārbaudēm tiek izdarītas arī speciālas – lieto speciālus
paraugus vai pārbauda reālas konstrukcijas.
7
2.1. Stiepes pārbaude
Izdarot materiāla stiepes pārbaudi, nosaka stiprības un plastiskuma rādītājus. Pārbaudei lietu
speciālas raujamās vai universālas mašīnas, izmantojot standartizētus pārbaudes paraugus.
Tērauda mehānisko īpašību noteikšanai tiek lietoti apaļi (ar diametru ne mazāku par 3 mm) vai
plakani (ne plānāki par 0,5 mm) paraugi (2.1.att). Paraugs sastāv no darba daļas l un galvām, kuras
paredzētas parauga iestiprināšanai satvērējos.
2.1. att. Apaļais (a) un plakanais {b) stiepes paraugs
Uz parauga darba daļas atzīmē mērgarumu l0 ,kura lielums ir atkarīgs no parauga diametra d0
vai šķērsgriezuma laukuma S0 , Apaļam paraugam l0 = 5d0 , bet plakanam paraugam l0 = 5,65S0,
Stiepes pārbaudes laikā mašīnas diagrammas aparāts zīmē mērogā grafisku sakarību starp paraugam
pielikto slodzi un tā deformācijas (pagarinājuma) lielumu, kuru sauc par stiepes diagrammu
(2.2.att.). Uz vertikālās ass atlikts stiepes spēks P, uz horizontālās ass – parauga pagarinājums Dl.
Stiepes diagrammā saskatāmi vairāki raksturīgi punkti un posmi. Posmā OA līdz punktam A paraugs
pagarinās tieši proporcionāli pieliktajai slodzei (proporcionalitātes robeža). Slodzei palielinoties,
proporcionalitāte izzūd, parādās līklīnijas posms (AB). Posmā OB paraugs deformējas elastīgi
(elastības robeža). Dažreiz elastības robeža ir zemāka par proporcionalitātes robežu. Virs elastības
robežas paraugā sākas plastiskā (paliekošā) deformācija. Sākot ar punktu C, vērojama krasa parauga
pagarināšanās bez redzamām slodzes izmaiņām – t.s. tecēšana, kas diagrammā redzama kā
horizontāls līknes posms. Maksimālā slodze, kuru paraugs izturējis, tiek sasniegta punktā D, bet
tālākā parauga deformācija un slodzes samazināšanās (DK) saistīta ar sašaurinājuma (kakliņa)
rašanos parauga trūkšanas zonā, līdz tas pārtrūkst punktā K.
2.2. att. Atkvēlināta oglekļa tērauda stiepes diagramma
8
Slodze izzūd, un parauga garums samazinās par elastīgās deformācijas tiesu, jo visu pārbaudes
laiku paraugs deformējas arī elastīgi.
Stiprību raksturo slodze, attiecināta uz parauga šķērsgriezuma laukumu pirms pārbaudes.
Vadoties pēc stiepes diagrammas, var aprēķināt dažādus mehānisko īpašību rādītājus: elastības
robežu, proporcionalitātes robežu, fizikālo tecēšanas robežu Rem – spriegumu, pie kura materiāls
plastiski deformējas bez manāmas slodzes palielināšanas, un stiepes stiprības robežu Rmspriegumu, kurš atbilst maksimālai slodzei pirms parauga pārtrūkšanas, izsakot N/mm2 un aprēķinot
pēc formulām:
Rem =
Pt
, (N/mm2);
S0
R m=
Pmaks
, (N/mm2),
S0
kur Pt un Pmaks- atbilstošās slodzes no stiepes diagrammas, N.
PSRS izdotajā literatūrā tecēšanas robežu apzīmē ar sT, bet stiprības robežu sB.
Plastiskumu raksturo relatīvais pagarinājums A5, kuru aprēķina pēc formulas:
A5 =
∆l pal
l k − l0
100 =
100 ,%,
l0
l0
kur lk – parauga mērgarums pēc pārraušanas, mm;
l0 – parauga mērgarums, mm.
Pelēkā čuguna stiepes paraugu darba daļas diametrs ir 20 mm, un tos izgatavo, mehāniski
apstrādājot iepriekš atlietas sagataves. Pelēkais čuguns ir samērā trausls materiāls, plastiski
nedeformējas un pārtrūkst bez kakliņa veidošanās paraugā (2.3.att.).
2.3. att. Pelēkā čuguna stiepes diagramma
9
2.2. Cietības pārbaude
Cietība ir materiāla spēja pretoties lokālai sagraušanai pie cita, cietāka ķermeņa iespiešanas tā
virsmā. Pastāv dažādi cietības mērīšanas paņēmieni- iespiešanas, svītrošanas, svārsta u.c. Visplašāk
tiek lietota iespiešanas metode: pārbaudāmā parauga virsmā iespiež speciālu cieta materiāla
(dimanta, cietsakausējuma, rūdīta tērauda) uzgali, kuram var būt lodītes, konusa, piramīdas vai
adatas forma. Uzgaļa iespiešanas rezultātā metāls plastiski deformējas, un pēc slodzes noņemšanas
virsmā paliek iespiedums. Jo mazāka cietība, jo dziļāk iespiežas uzgalis un jo lielāks paliekošais
iespiedums.
Brineļa metode. Gludā pārbaudāmā materiāla parauga virsmā iespiež rūdīta tērauda lodīti ar
diametru D (10,5 vai 2,5 mm),slogojot to ar slodzi P (no 156 līdz 30000 N) un izturot noteiktu laiku
t (60, 30, vai 10 s). Brineļa cietības skaitļi HB aprēķina, dalot slodzi P ar sfēriskā iespieduma
laukumu:
HB = P/S.
Sfēriskā iespieduma laukums:
π × D × (D − D − d 2 )
2
S=
2
, mm2 ,
D – lodītes diametrs, mm;
d – iespieduma diametrs, mm.
Iespieduma diametru izmēra ar speciālu lupu – mikroskopu divos savstarpēji perpendikulāros
virzienos ar precizitāti ± 0,05 mm un aprēķina vidējo aritmētisko lielumu (2.4.att.). Kā redzams no
formulas, cietības skaitlis ir atkarīgs no slodzes P lieluma, lodītes diametra D un iespieduma
diametra d. Zinot iespieduma diametru d, slodzi P un lodītes diametru D, no speciāli izstrādātām
tabulām var noteikt cietības skaitli HB.
Konkrētos apstākļos pārbaudes parametrus (P un D) izvēlas atkarībā no pārbaudāmā materiāla,
tā gaidāmās cietības un parauga biezuma. Visbiežāk lieto lodīti ar diametru 10 mm un slodzi 30000
N un iegūto rezultātu pieraksta, neuzrādot pārbaudes parametrus, piemēram, HB220. Ārzemju
literatūrā Brineļa cietības skaitli apzīmē ar BHN.
kur
2.4.att. Brineļa cietības pārbaudes shēma(a) un iespieduma diametra mērīšana (b)
Rokvela metode. Pārbaudi izdara, iespiežot parauga slīpētajā virsmā rūdīta tērauda lodīti ar
diametru 1,588mm vai dimanta konusu ar virsotnes leņķi 1200. Uzgaļus paraugā iespiež ar divām
secīgām slodzēm: vispirms ar priekšslodzi P0 =100 N, pēc tam papildus ar galveno slodzi P1, kura ir
dažāda, - 500, 900 vai 1400 N atkarībā no uzgaļa tipa un mērāmās cietības (2.5.att.). Rodas divi
iespieduma dziļumi. Rokvela cietības skaitlis ir lielums, kurš raksturo šo abu iespiedumu dziļumu
starpību; jo metāls cietāks, jo starpība mazāka.
10
HR =
K − ( h1 − h0 )
−,
C
kur
h0 – iespieduma dziļums priekšslodzē, mm;
h1 – iespieduma dziļums pēc kopējās slodzes ietekmes, bet izmērīts pēc atslogošanas
līdz priekšslodzei, mm;
K – pastāvīgs lielums; iespiežot lodīti, K = 0,26, iespiežot dimanta konusu, K = 0,2;
C – pārbaudes aparāta indikatora ciparnīcas iedaļas vērtība (0,002).
Iespieduma dziļumu starpību automātiski parāda aparāta indikators, kura ciparnīcai ir trīs 3
skalas – A, B un C. No šīm skalām nolasa Rokvela cietības skaitli. Iespiežot tērauda lodīti, lieto B
skalu (sarkanā krāsā), bet dimanta konusu – A un C skalas (melnā krāsā). 1. tabulā parādītas
lietojamās skalas, uzgaļi un slodzes, kā arī cietības skaitļa izmaiņas robežas.
2.5.att. Rokvela cietības pārbaudes shēma
Skalu B parasti lieto vidēji cietu metālu (pelēkā čuguna, mīksta tērauda, krāsaino metālu)
izstrādājumu pārbaudei. Skalu C lieto rūdītu tēraudu cietības pārbaudei. Skalu A lieto
cietsakausējumu, plānu skārdu un plānu virsmas slāņu (0,3-0,5mm) cietības pārbaudei.
Pārbaudi izdara trijos parauga punktos ar Rokvela cietības mērīšanas aparātu, kurš nodrošina
vienmērīgu slogošanas gaitu. Priekšslodzi iegūst, saspiežot šim nolūkam paredzētu atsperi, bet
galvenās slodzes maina ar atsvariem un sviras mehānismu.
1. tabula
Uzgaļu un slodzes izvēle Rokvela cietības noteikšanai
Cietības apzīmējums un
mērīšanas intervāls
Skala
Uzgaļa
forma
HRB 25 – 100
HRC 20 – 67
HRA 70 - 85
B
C
A
lodīte
konuss
konuss
Slodze, N
galvenā P
kopējā P
900
1400
500
1000
1500
600
Uz indikatora ciparnīcas nolasīto Rokvela cietības skaitli (bez mērvienības) raksta aiz attiecīgās
skalas burta, piemēram: HRA 73, HRB 90.
Vikersa metode. Vikersa cietības noteikšanas metode tiek izmantota cietu un mīkstu metālu un
skārda cietības noteikšanai. Parauga pulētajā virsmā iespiež dimanta četrstūra piramīdas virsotni ar
leņķi starp pretējām šķautnēm 1360.
Slodzi uz piramīdu var mainīt plašās robežās – 10 – 1000 N atkarībā no gaidāmās materiāla
cietības. Vikersa cietības skaitli, kurš var mainīties robežās no 8 līdz 2000 vienībām, apzīmē ar HV.
Vikersa metodi lieto galvenokārt zinātniskos pētījumos. Rūpniecībā visplašāk lietotā ir Rokvela
metode.
11
2. tabula
Sakarība starp dažādiem cietības skaitļiem un stiprības robežu
HB
HV
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
160
165
170
175
180
185
190
195
200
205
210
215
220
225
230
235
240
245
250
255
260
265
270
275
280
285
290
295
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
160
165
170
175
180
185
190
195
200
205
210
215
220
225
230
235
240
245
250
255
260
265
270
275
280
285
290
295
(HRB *)
HRC
36,4*
42,2*
474*
520*
564*
600*
634*
664*
694*
720*
744*
764*
784*
804*
822*
838*
854*
868*
882*
896*
908*
918*
930*
940*
950*
958*
966*
976*
982*
990*
19,2
20,2
2,2
22,1
23,0
23,8
24,6
25,4
26,2
26,9
27,6
28,3
29,0
29,8
Rm
(N/mm2)
275
295
315
325
345
365
380
390
410
420
440
460
470
490
500
520
540
550
570
590
610
620
640
660
670
685
715
725
735
455
765
785
805
825
835
855
875
885
900
920
940
950
970
990
12
HB
HV
HRC
300
310
320
33
340
350
359
368
376
385
392
400
408
415
423
430
436
443
451
459
467
431
495
508
521
535
548
561
574
588
602
615
627
639
650
661
672
682
692
701
711
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
700
720
740
760
780
800
820
840
860
880
900
920
940
30,3
31,5
32,7
33,8
34,9
36,0
37,0
38,0
38,9
39,8
40,2
41,5
42,4
43,2
44,0
44,8
45,5
46,3
47,0
47,7
48,3
49,6
50,9
52,1
53,3
54,4
55,4
56,4
57,4
58,4
59,3
60,2
61,1
61,9
62,7
63,5
64,3
65,0
65,7
66,3
66,9
67,5
68,0
1010
Rm
(N/mm2)
1010
1040
1070
1100
1140
1170
1205
1235
1265
1295
1325
1355
1385
1400
1430
1460
1490
1520
1540
1570
1600
1660
1765
1825
1850
1875
1930
1980
2030
2080
2130
2170
2215
2255
2.3. Citas mehāniskās pārbaudes
Stigrības pārbaude. Daudzas mašīnu detaļas, konstrukcijas un metāla izstrādājumi
ekspluatācijā pakļauti triecienveida slodzei. Tādā gadījumā lietojamo materiālu nevar raksturot
statiskajās pārbaudēs iegūtie mehānisko īpašību rādītāji, jo ir, piemēram, metāli, kuri stiepes
pārbaudē uzrāda plastiskumu, bet trieciena iedarbībā tie izrādās trausli. Te ir jānosaka metāla spēja
pretoties triecienveida slodzei, t.i., metāla stigrība. Sevišķi liela nozīme stigrības noteikšanai ir
oglekļa tēraudu raksturošanai, kuri, mainot ekspluatācijas apstākļus, viegli pāriet no sīksta stāvokļa
trauslā. Tādi metāli ir, piemēram, čuguns un tērauds ar rupjgraudainu struktūru.
Stigrības pārbaudi izdara melniem un krāsainiem metāliem un sakausējumiem temperatūrā no
– 2000 C līdz +10000C. Pārbaudes metode ir šāda: speciālu metāla paraugu sagrauj liecē ar
triecienveida slodzi, nosakot deformācijai un sagraušanai nepieciešamo darbu.
Noguruma pārbaude. Daudzas detaļas (motoru klaņi kloķvārpstas u. c.) darba laikā pakļautas
mainīga lieluma un virziena slodzēm. Pie šādiem atkārtoti mainīgiem spriegumiem metāls
pakāpeniski no stigra stāvokļa pāriet trauslā (nogurst). Metāla trausluma iemesls ir mikroplaisu
rašanās, kas pakāpeniski paplašinās un, kļūdamas par makroplaisām, novājina metālu. Rezultātā
metāls sagrūst pie spriegumiem, mazākiem par stiprības robežu. Mikroplaisas parādās un attīstās
virsmas tādās vietās, kur ir spēji lauzta līnija (piemēram, ķīļrievas, iegriezumos, urbumos).
Noguruma pārbaudi izdara galvenokārt mašīnās ar simetrisku slodzi. Pārbaudes laikā paraugs
rotē un tam pieliktā slodze rada metālā mainīgu spriegumu. Vislielāko spriegumu, ko paraugs spēj
izturēt nesagrūstot, slogojot atkārtoti – bezgala daudz reižu, sauc par ilgizturības robežu.
Tehnoloģiskās pārbaudes
Tās ir visvienkāršākās, ar kurām nosaka iespēju šim metālam lietot attiecīgu tehnoloģisku
operāciju vai tā lietošanas iespējas attiecīgos apstākļos.
Izspiešanas pārbaudi lieto, lai noteiktu plāna metāla skārda noderīgumu aukstai štancēšanai
un izvilkšanai. Aparātā iestiprinātā skārda plāksnē ar spiedņa sfērisko galu iespiež bedrīti, līdz
parādās pirmā plaisa. Izspiestās bedrītes dziļums, kas atbilst pirmās plaisas rašanās momentam,
raksturo metāla kvalitāti.
Locīšanas pārbaudē nosaka metāla spēju izturēt atkārtotus nolocījumus un atlocījumus, un to
lieto slokšņu, skārdu (līdz 5 mm), stiepļu un stieņu kvalitātes novērtēšanai.
Sēdināšanas pārbaudē nosaka auksta metāla spēju pieņemt noteiktu formu, to spiežot.
Paraugs – cilindrs, kura augstums vienlīdzīgs diviem diametriem, ir izturējis pārbaudi, ja, sēdinot to
līdz noteiktam augstumam, uz tā neparādās plaisas, ieplīsumi vai lūzumi. Sēdināšanas pārbaudi
galvenokārt izdara bultskrūvju un kniežu materiāliem.
Metināmības pārbaude. Divus pārbaudāmā metāla stieņus sametina un pārbauda uz lieci vai
stiepi. Pārbaudes rezultātus salīdzina ar vesela (nemetināta) tā paša materiāla parauga pārbaudes
rezultātiem. Metāliem ar labu metināmību stiprības robeža stiepē sametinājuma vietā nav mazāka
par 80% no vesela stieņa stiprības robežas.
Dzirksteļu pārbaude. Apstrādājot metālu ar slīpripām, atdalītā skaida deg gaisā un veido
dzirksteles. Dzirksteļu pārpilnība, to raksturs un krāsa atkarīga no tērauda ķīmiskā sastāva.
Dzirksteļu krāsa mainās no žilbinoši baltas līdz tumši sarkanai. Tā, piemēram, mīksts oglekļa
tērauds dod salmu dzeltenu dzirksteļu kūli, ciets oglekļa tērauds – apžilbinoši baltu kūli, mangāna
tērauds (10...14% Mn) – tumši dzeltenu, ātrgriezējs tērauds – tumši sarkanu dzirksteļu kūli.
(2.6.att.). Ja ir zināma iemaņa, pēc dzirksteles var aptuveni noteikt tērauda ķīmisko sastāvu.
13
2.6.att. Tērauda pārbaude ar slīpripu:
a – oglekļa tērauds; b – mangāna tērauds; c – ātrgriezējtērauds; d – silīcija tērauds; c – hroma
tērauds.
Kontroles jautājumi
1. Kādi ir metālu kristālisko režģu veidi?
2. Kas ir alotropija?
3. Kas ir anizotropija?
4. Kādas ir materiālu fizikālās īpašības?
5. Kādas ir materiālu ķīmiskās, tehnoloģiskās un ekspluatācijas īpašības?
6. Kādas ir materiālu mehāniskās īpašības?
7. Ko raksturo un kā noteic materiālu mehānisko stiprību?
8. Ko raksturo relatīvais pagarinājums?
9. Ko raksturo cietība un kādas ir pārbaudes metodes?
10. Kādas ir pārējās mehānisko īpašību pārbaudes metodes?
11. Kādas ir tehnoloģiskās pārbaudes?
12. Kuriem materiāliem ir lielākais un mazākais lineārās izplešanās koeficients?
13. Kuriem materiāliem ir lielāka un mazāka robežizturība stiepē?
14. Kādam nolūkam lieto dzirksteļu pārbaudes metodi?
14
3. SAKAUSĒJUMU TEORIJAS PAMATI
3.1. Sakausējumi. Par metālisku sakausējumu sauc savienojumu, kas iegūts, izkausējot divus vai
vairākus elementus, un kam raksturīgas metāla īpašības. Sakausējumus galvenokārt iegūst,
izkausējot ķīmiskos elementus, bet var izmantot arī pulvermetalurģiju, kristalizāciju no tvaikveida
stāvokļa, plazmas izsmidzināšnu.
Sakausējumos elementi var mijiedarboties dažādi. Ne visas elementu kombinācijas dod
sakausējumu. Tā, piemēram, šķidra dzelzs un svins novietojas divos slāņos, tāpēc no tiem
sakausējumu nevar iegūt.
Atkarībā no sakausējumu uzbūves cietā stāvoklī var izveidoties viens no šādiem trijiem
sakausējumu tipiem:
1) komponentu mehānisks maisījums;
2) komponentu ciets šķīdums;
3) komponentu ķīmisks savienojums.
Mehāniski maisījumi. Mehānisks maisījums rodas tad, ja sakausējamie elementi cietā stāvoklī
savstarpēji nešķīst. Raksturīga struktūra ir divu komponentu mehāniskam maisījumam, kas
izveidojas, atdzesējot šķidro fāzi, un kas tiek saukts par (eitektiku). Eitektiskie sakausējumi labi
pakļaujas liešanai, tie kūst un sacietē noteiktā temperatūrā, struktūras sīkgraudainība dod labas
mehāniskās īpašības.
Cietie šķīdumi. Cietā šķīdumā viens komponents var izšķīst otrā jebkurā daudzumā vai līdz
noteiktai robežai. Cieto šķīdumu sakausējumos izšķīdinātās vielas atomi vai nu aizvieto
pamatmetāla – šķīdinātāja – atomus kristāliskajā režģī, vai izvietojas tajā. Lielākā daļa metālu
kristalizējoties šķīst cits citā. Ja viens metāls otru kristāliskajā režģī var pilnīgi aizvietot jebkurā
attiecībā, tad veidojas cietie šķīdumi ar neierobežotu šķīdību (Cu-Ni, Cu- Au).
Ķīmiskie savienojumi. Sastāvs ķīmiskajam savienojumam vienmēr stingri noteikts. Tā režģis
parasti ir citādāks nekā sastāvdaļām, un īpašības stipri atšķirīgas no sastāvdaļu īpašībām. Tā,
piemēram, samērā mīkstas dzelzs un 6,67% oglekļa sakausējums dod ļoti cietu savienojumu Fe3C –
cementītu.
Par sistēmu sauc vielu kopumā cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī. Par fāzi sauc sistēmas
viendabīgo daļu, kas norobežota no citām daļām (fāzēm) ar dalīšanas virsmu. Tātad par fāzēm var
būt ķīmiskie savienojumi, šķidrie un cietie šķīdumi un ķīmiskie elementi. Pēc sacietēšanas veidojas
vai nu viena fāze, vai sakausējums, kas sastāv no fāžu maisījuma.
Sakausējumu kristalizācijas process notiek daudz sarežģītāk nekā tīriem metāliem. Kristalizācijas
rezultāti atkarīgi no dažādu faktoru ietekmes – no sakausējumā ietilpstošo elementu īpašībām, no to
koncentrācijas un temperatūras. Šo faktoru mijiedarbība nosaka sakausējuma uzbūvi un īpašības.
Viens no galvenajiem jēdzieniem kristalizācijas procesa pētīšanā ir kritiskā temperatūra. Par kritisko
temperatūru sauc tādu temperatūru, kurā notiek vielas struktūras izmaiņas.
Sakausējumu stāvokļa diagrammas raksturo dažādu sakausējumu sistēmu sacietēšanas
procesu un dod uzskatāmu priekšstatu par jebkuru sakausējumu struktūru, īpašībām un ļauj
izvēlēties režīmus sakausējumu spiedienapstrādei un termiskajai apstrādei.
Dzelzs un oglekļa sakausējumu stāvokļa diagramma un pamatstruktūras
Tīra dzelzs ir mīksta (HB = 90...100), ar zemu stiprību (Rm = 250...280 N/mm2) un augstu
plastiskumu (A5 = 40...45%). Zemās stiprības dēļ tīro dzelzi tehnikā maz lieto. Sakausējot dzelzi ar
oglekļi, strauji mainās mehāniskās īpašības. Turklāt dzelzs un oglekļa sakausējumiem īpašības var
mainīt termiskās apstrādes rezultātā. Dzelzs un oglekļa sakausējumiem ar attiecīgu termisko
apstrādi var paaugstināt stiprību un cietību 3 – 5 reizes. Vienlaikus gan strauji samazinās
plastiskums.
Svarīgākie dzelzs un oglekļa sakausējumi ir tērauds un čuguns. Sakausējumi kuri satur 2%
oglekļa, nosaukti par tēraudiem, bet vairāk par 2% - par čugunu (ķetu). Turklāt oglekļa tēraudos un
čugunā vienmēr vēl ir piemaisījumi – Si, Mn, P, S. Lai uzlabotu mehāniskās īpašības un radītu
15
speciālas (piemēram, korozijizturību), tēraudos un čugunā tiek ievadītas īpašas piedevas – Cr, Mo,
Ni, Cu, W, V, Mn, u. c. Tādus tēraudus un čugunu sauc par leģētiem.
Tīras dzelzs sakarsēšanas līkne
Karsējot tīru dzelzi (99,98% Fe), varam konstatēt vairākus kritiskus punktus. Šajos punktos
notiek struktūras pārvērtības (3.1.att.).
3.1.att. Tīras dzelzs sakarsēšanas līkne
Zemā (istabas) temperatūrā dzelzs ir magnētiska, un tai ir telpiski centrēta kuba kristāliskais
režģis. Šo modifikāciju sauc par a- dzelzi (Fea). 9100 C temperatūrā dzelzs pārvēršas g-dzelzī
(Feg), kam ir skaldnēs centrēta kuba kristāliskais režģis. 14000 C temperatūrā dzelzs pārvēršas d –
dzelzī. g –dzelzī 11300 temperatūrā var izšķīdināt līdz 2% oglekļa, bet a –dzelzī 7270 C temperatūrā
– tikai 0,02%. Šo g- dzelzs īpašību izšķīdināt ievērojamu oglekļa daudzumu izmanto termiskās un
ķīmiski termiskās apstrādes operācijās.
Dzelzs un oglekļa sakausējumu struktūru sastāvdaļas
Ferīts. Par ferītu sauc oglekļa cietu šķīdumu a – dzelzī. Istabas temperatūrā tajā var izšķīst
tikai 0,006% oglekļa; ferīts faktiski ir tīra dzelzs. Mikroskopā šī struktūra redzama gaišu graudu
veidā. Oglekļa tēraudā un čugunā ferītā izšķīst ne tikai ogleklis, bet arī Si, Mn, P, S un citi elementi.
Cementīts. Par cementītu sauc dzelzs karbīdu Fe3C. Tas satur 6,67% oglekļa un ir ar sarežģītu
rombisku režģi. Cementīts ir ciets (HB virs 800) un trausls (A5 ap 0%). Izšķir primāro cementītu
(izdalās no šķidra sakausējuma) un sekundāro cementītu ( izdalās no g –cietā šķīduma – austenīta).
Austenīts. Par austenītu sauc oglekļa cietu šķīdumu g – dzelzī. Dzelzī un oglekļa tēraudos
austenīts pastāv tikai augstā temperatūrā (virs 7270C). Austenīts ir ļoti plastisks (A5 ap 50%),
cietība HB – 170...220.
Perlīts. Par perlītu sauc mehānisku maisījumu, kas sastāv no ļoti sīkām cementīta plāksnītēm
vai graudiņiem ferīta laukā. To sauc par eitektoīdu. Oglekļa saturs perlītā ir 0,8%. Perlīta
mehāniskās īpašības atkarīgas no cementīta veida (sasmalcinājuma pakāpes). Parastam plākšņainam
perlītam HB = 200...250, A5 ap 10%.
Ledeburīts. Par ledeburītu sauc austenīta un cementīta mehānisku maisījumu. Tas rodas
primārās kristalizācijas procesā laikā 11470C temperatūrā. Austenīts 7270C temperatūrā pārvēršas
perlītā, tādēļ zem 7270C temperatūras ledeburīts sastāv no perlīta un cementīta maisījuma ar oglekļa
saturu 4,3%. Ledeburīts ir ciets (HB ap 700) un trausls. Tas ietilpst visu balto čugunu struktūrās.
16
Grafīts. Grafīts ir viens no oglekļa kristalizācijas veidiem. Grafīts sastopams grafitizēto
čugunu struktūrās plāksnīšu, pārslu vai lodīšu formas ieslēgumu veidā. Grafīta mehāniskās īpašības
ir zemas (HB ap 3).
Dzelzs un oglekļa sakausējumu stāvokļa diagramma
Dzelzs un oglekļa sakausējumu diagramma neaptver visus sakausējumus no 0 līdz 100%C, bet
tikai vienu daļu – no 0 līdz 6,67%C, jo sakausējumus ar lielāku oglekļa saturu praktiski nelieto.
3.2. att .Dzelzs un oglekļa sakausējumu stāvokļa diagramma
Pārvērtības, pārejot no šķidra stāvokļa cietā. Līnija ACD ir likvidusa līnija (virs kuras
sakausējumi atrodas tikai šķidrā stāvoklī), bet līnija AECF – solidusa līnija (zem kuras sakausējumi
ir cietā stāvoklī). Zem līnijas AC no šķidrā sakausējuma sāk kristalizēties austenīta kristāli. Laukā
ACE atrodas divu fāžu maisījums – šķidrā šķīdumu un austenīta kristālu maisījums. Zem līnijas CD
no šķidrā šķīduma kristalizējas primārā cementīta kristāli. Punktā C 11470C temperatūrā vienlaikus
kristalizējas austenīts un cementīts, veidojot smalku eitektisku maisījumu – ledeburītu.
Punkts E atbilst g- dzelzs piesātināšanas robežai ar oglekli (2,0%). Sakausējumi, kas ir pa
kreisi no šī punkta, pēc pilnīgas sacietēšanas sastāv tikai no austenīta.
17
Pārvērtības cietā stāvoklī. Līnijas GSE, PSK un GPQ raksturo
sakausējumu sistēmā notiekošās pārmaiņas. Pārmaiņas notiek,
pateicoties dzelzs alotropiskajām pārvērtībām un oglekļa šķīdības
izmaiņai dzelzī.
Laukā AGSE atrodas austenīts. Sakausējumiem atdziestot, zem
līnijas GS notiek dzelzs alotropiskās pārvērtības un izdalās ferīts
(3.3.att.), bet zem līnijas SE samazinās oglekļa šķīdība austenītā un
izdalījies ogleklis veido sekundāro cementītu. Laukā GSP atrodas
divu fāžu – ferīta un sairstošā austenīta – maisījums, bet laukā SEE
– sekundārā cementīta un austenīta maisījums. Punktā S 7270C
temperatūrā un ar oglekļa saturu 0,8% viss austenīts pārvēršas un
vienlaikus kristalizējas ferīta un sekundārā cementīta smalkā
mehāniskā maisījumā – perlītā.
3.4.att. parādīta perlīta struktūra lielā palielinājumā. Perlītam ir
plākšņveida uzbūve, tas sastāv no ferīta un cementīta plākstnītem,
kuras atkārtojas.
Laukā zem 11300C līdz 7270C starp punktiem E un C atrodas
austenīta, sekundārā cementīta un ledeburīta maisījums, un starp
punktiem C un F – primārā cementīta un ledeburīta maisījums. Uz
līnijas PSK jebkurā sakausējumā notiek austenīta pārvērtība
perlītā.
Tēraudu, kas satur 0,8% C, sauc par eitektoīdo tēraudu, mazāk
nekā 0,8% C – par pirmseitektoīdo tēraudu, bet vairāk nekā 0,8%
līdz 2,0% C – par aizeitektoīdo tēraudu.
Istabas temperatūrā pirmseitektoīdā tērauda struktūra sastāv no
ferīta un perlīta (3,5.att.), bet aizeitektoīdā – no perlīta un
sekundārā cementīta, kas izvietojas pa graudu robežām (3,6att.).
Čugunu, kas satur 4,3% C, sauc par eitektisko čugunu. Ja
oglekļa saturs čugunā ir no 2,0% līdz 4,3%, tādu čugunu sauc par
pirmseitekeisko čugunu, bet, ja virs 4,3%, tad par aizeitektisko. Ja
čuguns atdziest ļoti lēni, cementīta vietā kristalizējas grafīts. Ja
čugunā kristalizējas cementīts – to sauc par balto čugunu, bet, ja
kristalizējas grafīts – par grafitizēto čugunu.
Tā kā struktūras tēraudos un baltajā čugunā ir stingri sadalītas,
pēc struktūras var noteikt ne tikai to, vai sakausējums pieder
tēraudiem vai čuguniem, bet arī aptuveni tā ķīmisko sastāvu.
Piemēram, ja struktūrā redzams ledeburīts, tad sakausējumā ir
vairāk par 2% C un tas ir baltais čuguns; ja perlīta un ferīta
attiecība ir 1: 1, tad tēraudā ir aptuveni 0,4% C
18
3.7.att. Struktūru sadalījums tēraudos un baltajā čugunā atkarībā no
oglekļa daudzuma
Kontroles jautājumi
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
Ko sauc par sakausējumu?
Kas mehānisks maisījums, ciets šķīdums un ķīmisks savienojums?
Kādus sakausējumus sauc par tēraudu un čugunu?
Kas ir ferīts?
Kas ir cementīts?
Kas ir austenīts?
Kas ir perlīts?
Kas ir ledeburīts?
Kas ir grafīts?
10) Kādas pārvērtības notiek Fe – C sakausējumu diagrammā, pārejot no šķidra stāvokļa cietā?
11) Kādas pārvērtības notiek Fe – C sakausējumu diagrammā cietā stāvoklī?
19
4. TĒRAUDI UN ČUGUNS
4.1. Oglekļa tēraudi
Tēraudu pēc ķīmiskā sastāva iedala divās grupās – oglekļa tēraudos un leģētajos tēraudos.
Tēraudi – galvenais konstrukciju materiāls, ko plaši lieto mašīnbūvniecībā. Pasaulē gada laikā tiek
saražots 950 × 106 tonnu tērauda, no kura 85 līdz 90% ir oglekļa konstrukciju tēraudi. Tā plašo
pielietojumu nosaka labs mehānisko, fizikālo un tehnoloģisko īpašību apkopojums.
Oglekļa tērauds ir dzelzs un oglekļa sakausējums (oglekļa saturs līdz 2%) ar silīcija, sēra, fosfora
un mangāna piemaisījumiem, pie tam galvenā sastāvdaļa, kas nosaka tērauda īpašības, ir ogleklis.
Elementu procentuālais saturs tēraudā ir apmēram šāds: Fe – 99,0, C – 0.005 – 2,0, Si-0,45 – 0,35,
Mn – 0,3- 0,8, S – līdz 0,06, P – līdz 0,007.
Piemaisījumu ietekme uz tērauda īpašībām. Ogleklis tēraudā parasti atrodas ķīmiskā
savienojuma Fe3C – tā saucamā cementīta veidā. Oglekļa saturam palielinoties līdz 1,2%, tērauda
cietība izturība un elastība palielinās, bet plastiskums un triecienizturība pamazinās, kā arī
pasliktinās apstrādājamība un metināmība. Tērauda mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no oglekļa
satura skat. 4.1.att.
4.1.att. Tērauda mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no oglekļa satura
Silīcijs, ja tā saturs tēraudā ir neliels, sevišķu ietekmi uz tēraudu īpašībām neatstāj. Silīcija
saturam paaugstinoties, ievērojami uzlabojas elastīgums, magnētiskā caurlaidība. Korozijizturība un
izturība pret oksidēšanos augstās temperatūrās.
Mangāns, līdzīgi silīcijam, parastajā tēraudā ir nelielā daudzumā un sevišķu ietekmi uz tā
īpašībām neatstāj. Taču mangāns ar dzelzi veido cietu šķīdumu un nedaudz paaugstina tērauda
cietību un stiprību, mazliet samazinot plastiskumu. Mangānam saistot ar sēru savienojumu MnS,
neļauj veidoties kaitīgam savienojumam FeS, Bez tam mangāns dezoksidē tēraudu. Tērauds ar
augstu mangāna saturu ir ļoti ciets un nodilumizturīgs.
Sērs ir ļoti kaitīgs piemaisījums. Tēraudā tas atrodas galvenokārt FeS veidā. Šis savienojums
piešķir tēraudam trauslumu augstās temperatūrās, kalšanā, - īpašību, ko sauc par sarkanlūstamību.
20
Sērs pazemina tērauda nodilumizturību, pretestību nogurumam un korozijizturību. Tēraudā pieļauj
ne vairāk kā 0,06 – 0,07% sēra. Tērauda trausluma palielināšanos, pieaugot sēra saturam, dažreiz
izmanto apstrādājamības uzlabošanai darbgaldos, tā ceļot apstrādes ražīgumu. Tērauds ar
paaugstinātu sēra saturu (līdz 0,15 – 0,20%) lieto apstrādei automātiskos darbgaldos, labā skaidas
atdalīšanās ļauj veidot gludu virsmu.
Fosfors arī ir kaitīgs piemaisījums. Tas ar dzelzi veido savienojumu Fe3P, kas šķīst dzelzī. Šī
ķīmiskā savienojuma kristāli ir ļoti trausli. Tie parasti izvietojas pa tēraudu graudu robežām, krasi
pavājinot saites starp graudiem. Tā rezultātā tērauds iegūst lielu trauslumu aukstā stāvoklī, citiem
vārdiem sakot , fosfors piešķir tēraudam aukstlūstamību. Paaugstinātās temperatūrās fosfora
ietekme ir mazāk kaitīga. Fosfors nedaudz uzlabo tērauda apstrādājamību, jo veicina skaidas
atdalīšanos. Izņēmuma kārtā pieļauj 0,2% fosfora tēraudos, no kuriem ražo bultskrūves un
uzgriežņus, jo tas ļauj iegūt tīru vītni.
Oglekļa tēraudu klasifikācija un pielietojums
Oglekļa tēraudus pēc lietošanas nozares un kvalitātes iedala: konstrukciju oglekļa tēraudos un
instrumentu oglekļa tēraudos.
Pēc ķīmiskā sastāva iedala: ar zemu, vidēju un augstu oglekļa saturu.
Konstrukciju oglekļa tēraudus iedala: vispārējas nozīmes konstrukciju tēraudi un kvalitātes
oglekļa konstrukciju tēraudi.
Eiropas standartizācijas komiteja (CEN) savos iekšējos kārtības noteikumos ir noteikusi, ka
visiem Eiropas standartiem (EN) pēc to apstiprināšanas ir jābūt pieņemtiem visās Eiropas
Savienības dalībvalstīs kā nacionāliem bez jebkādām izmaiņām. Lielākā daļa no Eiropas
standartiem ir adaptēti VSIA „Latvijas standarts” kā nacionālie un tiem ir apzīmējums „LVS EN”
Eiropas standarts EN 10027-1 nosaka tēraudu apzīmējumu. Tēraudu apzīmēšanai tie ir
klasificēti divās grupās:
tēraudi, kuri apzīmēti pēc pielietošanas un mehāniskajām vai fizikālām īpašībām;
tēraudi, kuri apzīmēti saskaņā ar to ķīmisko sastāvu.
Tēraudu apzīmēšanai pēc to pielietošanas un mehāniskām vai fizikālām īpašībām
iekļauti sekojoši simboli:
S – vispārējas nozīmes konstrukciju tērauds;
E – mašīnbūves tērauds;
B – armatūras tērauds;
P – zem spiediena strādājoša izstrādājuma tērauds;
L – tērauds cauruļvadu izgatavošanai;
У – augstas stiprības tērauds iepriekš saspriegtam dzelzsbetonam;
R – sliežu tērauds;
H – auksti velmētais augstas stiprības lokšņu tērauds aukstai stiepšanai;
D – plakani izstrādājumi aukstai štancēšanai + viens no sekojošiem burtiem:
C – auksti velmētiem plakaniem izstrādājumiem;
D – karsti velmētiem plakaniem izstrādājumiem, kas paredzēti aukstai apstrādei ar
spiedienu;
X – plakani izstrādājumi, kuriem velmēšanas nosacījumi nav speciāli noteikti;
T – izstrādājumi, kuri ir pārklāti ar alvu (baltais skārds);
M – elektrotehniskais tērauds.
Vispārējas nozīmes konstrukciju tēraudu plaši lieto mašīnbūvē (LVS EN 10027-2:2001).
4.1.tabulā dotas vispārējas nozīmes konstrukciju tēraudu markas un to pielietošanas piemēri.
21
4.1. tabula
Vispārējas nozīmes konstrukciju tēraudu lietošanas piemēri
Tērauda marka
LVS EN
GOST
S 235
Ст 0
Ст 1
S 185
Ст 2
S 235
Ст 3
Ст 4
S 275
Ст 5
S 355
Ст 6
Lietošana
Mazatbildīgas konstrukcijas, starplikas, apvalki. Metināmība
laba.
Mazslogotas metāla konstrukciju detaļas – kniedes, plāksnes,
šķeltapas, starplikas, apvalki. Metinātība laba.
Metāla konstrukciju detaļas – rāmji, asis, atslēgas, vārpstiņas,
cementējamās detaļas. Metinātība laba.
Cementējamās un cianējamās detaļas, kurām nepieciešama
paaugstināta virsmas cietība un neliela serdes daļas stiprība,
celtņu kāši, gredzeni, cilindri, klaņi, vāki.
Detaļas, kurām nav nepieciešama augsta stiprība – vārpstas,
asis, tapas, kāši, vilcējstieņi, bultskrūves, uzgriežņi.
Detaļas ar paaugstinātu stiprību – vārpstas, asis, zvaigznītes,
sastiprināšanas detaļas, zobrati, klaņi.
Detaļas ar augstu stiprību – vārpstas, asis, veseru belžņi,
darbvārpstas, izciļņu sajūgi, berzes sajūgi, kēdes.
Skaitļi tērauda EN marku apzīmējumos norāda minimālo elastības robežu Re izteiktu MPa.
Nosacītā apzīmējuma piemērs:
S185 LVS EN 10025: 2001
Re > 185 MPa
S – vispārējas nozīmes tērauds.
4.2. tabula
Kvalitātes oglekļa konstrukciju tēraudu lietošanas piemēri
Tērauda marka
LVS EN
GOST
C 10
10
C 15
15
C 16
20
C 25
C 30
E 295
C 35
C 40
C 45
C 50
25
30
35
40
60 Mn3
60Г
70Г
45
50
Lietošana
Pārnesumkārbu zobrati, kaltie kravas celšanas kāši, celšanas
mehānismu spoles, saisteņi, bultskrūves, kniedes, izciļņi,
kustīgie ierievji, vadotņu plāksnes, ieliktņi, asis, atbalsti.
Pārnesumkārbu un bremžu asis un sviras, vārpstiņas, rullīši,
zobrati, virzuļu un klaņu pirksti, bultskrūves, kravas celšanas ,
kāšu uzgriežņi, atbalsti, izciļņi, kokskrūves.
Zobrati, virzuļi, ierievji, asis, vārpstas, klaņi, sajūgi, atloki,
saisteņi, ieliktņi, sviras u.c.
Asis, vilcējstieņi, vārpstas, klaņi, sviras, zobrati, rokturi,
rumbas, uzgriežņu atslēgas, atloki, diski, uzgriežņi,
galvskrūves, plunžeri, ieliktņi, gredzeni, atbalsti, tapas.
Kloķvārpstas un kardānvārpstas, rievvārpstas, klaņi, zobrati un
zobstieņi, sajūgu diski, virzuļi, ierievji, vadotņu plāksnes un
kīļi, rokturi, rumbas, fiksatori, ieliktņi.
Spirālatsperes (no auksti stieptas stieples), atsperpaplāksnes,
bremžu un berzes diski, atbalstgredzeni.
Burts C norāda, ka tas ir oglekļa konstrukciju tērauds, bet skaitlis – vidējo oglekļa saturu
procentu simtdaļās. Piemēram mangānu saturoša oglekļa tēraudā 60 Mn3 ogleklis C = 0,6% un
mangāns Mn = 0,75%. No šāda tērauda parasti izgatavo atsperes. Detaļas materiāla markas izvēli
mācību apstākļos izdara aptuveni. Nosacītā apzīmējuma piemērs:
C 45 LVS EN 10027 – 1:2001
22
4.2. Leģētie tēraudi, to īpašības un pielietošana
Par leģētiem tēraudiem sauc tēraudus, kuros blakus parastajiem piemaisījumiem ir leģējošie
elementi, kas krasi uzlabo tēraudu īpašības, - hroms, volframs, niķelis, vanādijs, molibdēns u. c., kā
arī daudz silīcija un mangāna. Piemaisījumus ievada kausēšanas gaitā. Leģētiem tēraudiem piemīt
vērtīgas īpašības, kādu nav oglekļa tēraudiem. Leģētā tērauda lietošana pagarina izstrādājuma darba
mūžu, ietaupa metālu, palielina darba ražīgumu un atvieglo projektēšanu, tādēļ progresīvajā tehnikā
leģētiem tēraudiem ir īpaša nozīme.
Leģējošo elementu ietekme uz tērauda īpašībām
Hroms ir lētākais un izplatītākais leģējošais elements. Tas paaugstina cietību un stiprību,
mazliet samazinot plastiskumu, un palielina korozijizturību. Augsts hroma saturs padara tēraudu
nerūsošu un nodrošina magnētisko spēku noturību.
Niķelis piešķir tēraudam korozijizturību, palielina cietību un stiprību un saglabā plastiskumu,
palielina dziļrūdamību un triecienizturību, ietekmē siltuma izplešanās koeficientu. Niķelis ir dārgs
metāls, tādēļ to cenšas aizstāt ar lētāku.
Volframs veido tēraudā ļoti cietus ķīmiskus savienojumus – karbīdus, kas krasi palielina
tērauda cietību un sīkgraudainību. Tas palielina metāla blīvumu, jo tas ir labs dezoksidētājs.
Volframs kavē graudu augšanu un palīdz novērst trauslumu atlaidināšanā. Tas ir dārgs un deficīts
metāls.
Vanādijs paaugstina cietību un stiprību, veicina sikgraudainību. Tas palielina metāla blīvumu,
jo ir labs dezoksidētājs, tas ir dārgs un deficīts metāls.
Silīcijs daudzumā virs 1% stipri ietekmē tērauda īpašības. Si palielina tērauda stiprību, pie tam
sīkstums saglabājas. Tēraudiem ar augstu Si saturu palielinās elektriskā pretestība un magnētiskā
caurlaidība. Si palielina arī tēraudu elastību, skābjizturību un karstumizturību.
Mangāns daudzumā virs 1% palielina tērauda cietību, stiprību, nodilumizturību un
triecienizturību, nesamazinot plastiskumu.
Kobalts paaugstina tērauda karstumizturību un magn. Īp., un palielina triecienizturību.
Molibdens palielina tēraudu izturību un sarkankvēles temperatūru, korozijizturību un
karstumizturību.
Titāns paaugstina tērauda izturību un blīvumu, veicina sīkgraudainību un uzlabo
apstrādājamību un korozijizturību.
Niobijs uzlabo tērauda skābjizturību un veicina korozijizturību metinātos savienojumos.
Alumīnijs paaugstina tērauda karstumizturību.
Varš paaugstina tērauda korozijizturību. To galvenokārt pievieno celtniecības tēraudiem.
Lantāns, cēzijs un neodims samazina tēraudu porainību, veicina sēra satura samazināšanos,
uzlabo virsmas kvalitāti un veicina sīkgraudainību.
Leģētie tēraudi var saturēt vienu vai vairākus leģējošos elementus. Bieži vien leģējošais
elements neapmierina tēraudiem izvirzītās prasības un tad vienlaicīgi ievada vairākus.
Leģēto tēraudu klasifikācija
Pēc lietošanas nozīmes leģ. tēraudus iedala trīs grupās:
1) konstrukciju tērauds – atbildīgām mašīnu un konstrukciju detaļām;
2) instrumentu tērauds – griezējinstrumentiem un kalšanas – štancēšanas instrumentiem;
3) tēraudi ar speciālām īpašībām.
Pēc ķīmiskā sastāva leģētos tēraudus iedala trīs grupās (pēc leģējoša piemaisījumu procentuālā
satura):
1) mazleģētais tērauds – piemaisījumi ir ne vairāk, kā 2,5%;
2) vidēji leģētais tērauds – piemaisījumi 2,5 – 10%;
3) augstleģētais tērauds – piemaisījumi virs 10%.
23
Leģētie konstrukciju tēraudi (LVS EN 10250 – 2000)
Marķēšanas sistēmā jābūt iekļautiem sekojošiem simboliem:
Skaitlis, kas norāda vidējo oglekļa saturu, :100;
Leģējoša elementa ķīmiskais simbols vai elementu simboli alfabētiskā kārtībā;
Skaitlis, kas norāda leģējošā elementa saturu, reizinātu ar faktora koeficientu.
Piemērs 13 Cr Mo 4 – 5, kur C – 0,13%, Cr – 4/4 = 1%, Mo – 5/10 = 0,5%.
Ja jebkura leģējoša elementa saturs > par 5%, tad marķēšanas sistēmā jābūt iekļautiem
sekojošiem simboliem;
Burts X;
Leģējošā elementa simbols;
Skaitlis, kas norāda leģējošā elementa saturu %.
Piemērs : X 4 Cr Ni 18 – 10, kur C – 0,04%, Cr = 18%, Ni = 10%.
4.3.tabula
Leģēto konstrukciju tēraudu lietošanas piemēri
Tērauda marka
LVS EN
GOST
15 Cr Ni 4 – 4
15ХН
20 Cr 4
20Х
30 Cr 4
35 Cr 3
38 Cr 4
40 Cr 4
45 Cr 3
50 Cr 5
20 Cr Ni 4- 3
40 Cr Ni 4 – 4
45Cr Ni 5 – 3
50 Cr Ni 4- 4
30Х
35Х
38ХА
40Х
45Х
50Х
20ХН
40ХН
45ХН
50ХН
Lietošana
Virzuļu pirksti, vārpstiņas, zobrati
Koniskie zobrati, kloķvārpstas, izciļņsajūgi, ieliktņi, plunžeri,
vadotņu plāksnes.
Pārnesumkārbu vārpstiņas, asis, diferenciāļu zobrati, klaņi,
veltņi, bultskrūves, tapskrūves, uzgriežņi.
zobrati,
atsperes,
gliemežvārpstas,
Pārnesumkārbu
rievvārpstas, starpasis, darbvārpstas, atbalstgredzeni, jūgstieņi.
Rievvārpstas un kloķvārpstas, ķēžu posmi, zobrati, izciļņsajūgi,
gliemeži.
4.4.tabula
Oglekļa instrumentu tēraudu lietošanas piemēri
Tērauda marka
LVS EN
GOST
C 45 U
C 70 U
У7
C 80 U
У8
C 90 U
У9
C105 U
У 10
У 11
C 120 U
У 12
У 13
Lietošana
Instrumenti, cirtņi, punktsitņi, ēvelēšanas griežņi, frēzes, vītņu
urbji, rīvurbji, vītņu ripiņas, metālzāģi, kalibri, spirālurbji,
skrūvgrieži, galdnieku instrumenti, puansoni, darbmašīnas centri,
u. c.
Oglekļa instrumentu tēraudos (pēc GOST) skaitlis aiz burta Y norāda vidējo oglekļa saturu
procenta desmitdaļās, bet pēc LVS EN skaitlis norāda oglekļa saturu procenta simtdaļās.
Nosacītā apzīmējuma piemērs: Tērauds C70 U LVS EN ISO 4957 : 2001
24
Leģētais instrumentu tērauds
No šī tērauda izgatavo dažādus instrumentus – kalšanas-štancēšanas, mērinstrumentus, un
griezējinstrumentus. Tam ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar oglekļa instrumentu tēraudiem.
Vītņurbji, rīvurbji un citi gari tievi instrumenti, kas izgatavoti no oglekļa tērauda, pēc rūdīšanas
kļūst trausli, darbā nav droši un bieži lūst. griezējinstrumenti – griežņi, frēzes, urbji, kas izgatavoti
no oglekļa instrumentu tērauda, nedaudz sakarstot (ap 2000C), zaudē cietību, tādēļ tos nevar lietot,
griežot ar lielu ātrumu. Ja tēraudā ir leģējošie elementi, tas iegūst sarkankvēles izturību,
nodilumizturību, dziļrūdamību, vienmērīgu rūdījumu, tam ir augsta izturība, cietība
untriecienizturība.
Svarīgākie leģētā instrumentu tērauda leģējošie piemaisījumi ir hroms, volframs, molibdēns,
mangāns un silīcijs. Oglekļa saturs šajā tēraudā var būt zemāks un svārstās no 0,3 līdz 2,3%. Neliels
oglekļa saturs ir tēraudos, kurus lieto štancēm un presformām.
Ātrgriezējtērauds
Ātrgriezējtēraudu lieto griezējinstrumentu – griežņu, urbju un frēžu izgatavošanai. Šī tērauda
svarīgākās īpašības ir augstā cietība un sarkankvēles izturība līdz 6000C (tādu sakaršanu rada liels
griešanas ātrums). Pateicoties ātrgriezējtēraudu lietošanai, paaugstinās instrumentu noturība un
pieaug apstrādes ražīgums.
Svarīgākie leģējošie elementi ir volframs (ne mazāk kā 9%), vanādijs (1-2%) un hroms (ne
mazāk kā 4%). Bez tam ātrgriezējtēraudā var ietilpt molibdēns, kobalts un nedaudz niķeļa. Hroms
un volframs veido ar oglekli karbīdus. Volframa karbīdi piešķir tēraudam augstu cietību un
sarkankvēles izturību, hroma karbīdi paaugstina dziļrūdamību un piešķir cietību. Vanādijs un
kobalts paaugstina sarkankvēles izturību.
Tēraudu, kam ir augsta sarkankvēles izturība un mehāniskā izturība plaši lieto ļoti noslogotiem
instrumentiem – griežņiem, frēzēm, tēsējzobratiem u.c.. Ātrgriezējtēraudiem ar paaugstinātu kobalta
saturu ir ļoti augsta nodilumizturība, paaugstināta cietība karstā stāvoklī un sarkankvēles izturība.
Tos izmanto, apstrādājot nerūsošos un karstumizturīgos tēraudus un sakausējumus, kā arī citus
materiālus, kas darbā sakarst līdz augstām temperatūrām. Tēraudus ar paaugstinātu vanādija saturu
izmanto plastmasu, titāna sakausējumu, karstumizturīgu sakausējumu apstrādei.
Tēraudi ar speciālām fizikālām un ķīmiskām īpašībām
Pie šiem tēraudiem un sakausējumiem ar speciālām fizikālām un ķīmiskām īpašībām pieder
magnētiskie un nemagnētiskie tēraudi, tēraudi ar augstu elektrisko pretestību, tēraudi ar speciālām
siltuma īpašībām, nerūsošie tēraudi, karstumizturīgie un nodilumizturīgie tēraudi.
Magnētiskie sakausējumi un tēraudi
Šos sakausējumus un tēraudus plaši izmanto elektrotehnikā pastāvīgo magnētu, transformatoru
seržu, elektrisko mērinstrumentu un elektromagnētu izgatavošanai. Magnētisko tēraudu iedala divās
grupās, kas krasi atšķiras pēc magnētiskajām īpašībām, - magnētiski cietajos un magnētiski
mīkstajos tēraudos.
Magnētiski cietos sakausējumus un tēraudus izmanto pastāvīgo magnētu izgatavošanai. Šajos
tēraudos ir augsts hroma, kobalta vai volframa saturs. Pastāvīgiem magnētiem lieto arī dzelzs –
niķeļa – alumīnija sakausējumus. Visaugstākās magnētiskās īpašības ir dzelzs – niķeļa – alumīnija
un alumīnija – niķeļa – kobalta sakausējumiem.
Magnētiski mīkstajiem sakausējumiem un tēraudiem jāpiemīt ļoti augstai magnētiskajai
caurlaidībai. No šiem sakausējumiem un tēraudiem izgatavo transformatoru, elektrisko
mērinstrumentu un elektromagnētu serdes. Tā kā šajos tēraudos ir augsts silīcija saturs, no šiem
tēraudiem izgatavo arī magnētiskos vadus, rotorus un statorus.
25
Tērauds ar speciālām siltuma īpašībām
Daudzos precīzajos instrumentos tādos gadījumos, kad tiek prasīts pilnīgi noteikts lineārās
izplešanās koeficients vai šī izplešanās drīkst būt ļoti niecīga, izmanto tēraudus ar ļoti zemu
izplešanās koeficientu. Tāds tērauds ir invars, kas satur 36% niķeļa. Invaru izmanto optiskajos un
ģeodēziskajos instrumentos, kuru izmēriem jāsaglabājas, instrumentiem sakarstot no 0 līdz 1000C.
Dzelzs sakausējumu ar 42% niķeļa sauc par platinītu. Tas aizstāj platīnu, kura izplešanās
koeficients ir ārkārtīgi mazs un līdzinās stikla lineārās izplešanās koeficientam. Platinītu lieto vadu
ielodēšanai stiklā. Vēl šajā grupā ietilpst elinvars, kuru lieto pulksteņu atsperēm, kamertoņiem un
fizikas instrumentiem.
Tēraudi un sakausējumi ar speciālām ķīmiskām īpašībām
Korozijizturīgie tēraudi. Tajos ir augsts hroma saturs līdz 13%; šis tērauds ir leģēts ar niķeli,
titānu un citiem piemaisījumiem. Rūpniecībā korozijizturīgo tēraudu izmanto: turbīnu lāpstiņām,
virzuļu kātiem, vārpstām, ķirurģiskiem instrumentiem, benzīna tvertņu pludiņiem, vārstiem, u.c..
Karstumizturīgie tēraudi. Svarīgākie leģējošie elementi ir alumīnijs, silīcijs un hroms. Ja
hroma saturs ir 10-13%, tērauds ir izturīgs līdz 750 grādiem, ja hroma saturs ir 15-17% tad ir
izturīgs līdz 800-900 grādiem, bet ja hroma saturs ir 25%, tad tērauds ir karstumizturīgs līdz 1000
grādiem.
Pielieto mehānismos, kas saistīti ar detaļu mehānismu darbu augstu temperatūru, gāzu un lielu
slodžu apstākļos, bāzējas uz karstumizturīgo tēraudu lietošanu.
No leģētā tērauda izgatavo arī caurules īpašām vajadzībām, traukus ķīmiskai un pārtikas
rūpniecībai, visdažādāko mašīnu un mehānismu atbildīgākās detaļas, kas ir triecienizturīgas,
sīkstumizturīgas, karstumizturīgas, nodilumizturīgas, leģēta tērauda loksnes, profilus, stieples.
4.3. Čuguna sastāvs, klasifikācija un pielietojums
Čuguns ir dzelzs un oglekļa sakausējums, kas satur 2,0 – 4,3% oglekļa. Čuguns satur arī
piemaisījumus – silīcijs 0,5 – 4,25%, mangāns – 0,2 – 2,0%, sērs – 0,02- 0,06%, fosfors – 0,1 –
1,2%. Minētie piemaisījumi nonāk čugunā kausēšanas procesā.
Piemaisījumu ietekme uz čuguna īpašībām
Piemaisījumu ietekme čugunā ir ļoti liela, jo tie nosaka čuguna struktūru, īpašības un šķirni.
Ogleklis ir ļoti svarīga čuguna sastāvdaļa. Ogleklis čugunā atrodas dažādos stāvokļos –
ķīmiskā savienojuma Fe3C veidā, ko sauc par dzelzs karbīdu jeb cementītu, un brīvā stāvoklī –
grafīta veidā. Ja ogleklis čugunā ir cementīta veidā, tad čuguns lūzumā ir baltā krāsā. Cementīts
kristalizējas tieši no šķidrā sakausējuma. Jo straujāks atdzesēšanas process (čugunam pārejot no
šķidrā stāvokļa cietā un atrodoties cietā stāvoklī), jo vairāk čugunā ķīmiski saistīta oglekļa. Čugunu,
kurā ogleklis ir cementīta veidā, sauc par balto čugunu. Ja ogleklis čugunā ir galvenokārt brīvā
stāvoklī – grafīta veidā, tad čuguns lūzumā ir pelēkā krāsā un to sauc par pelēko čugunu.
Mangāns veicina baltā čuguna ieguvi, veido ar oglekli karbīdu Mn3C un tādejādi aizkavē
grafīta izdalīšanos. Tādēļ baltajos čugunos ir 2-2,5%, bet dažreiz pat 3,5%. Pelēkajā čugunā ir ne
vairāk par 1,3% Mn.
Silīcijs ir svarīgākais čuguna piemaisījums pēc oglekļa. Silīcijs veicina pelēkā čuguna rašanos.
Pelēkajā čugunā ir 1,25-4,25% silīcija, baltajā – 0,2-2,0% silīcija.
26
Sērs ir kaitīgs piemaisījums. Sērs pasliktina čuguna mehāniskās īpašības, pazeminot izturību
un paaugstinot trauslumu, tas piešķir čugunam bezplūstamību un veicina pūslīšu rašanos, t.i.,
pasliktina tā lejamību. Tādēļ sēra saturs čugunā nedrīkst pārsniegt 0,08%.
Fosfors arī pazemina čuguna izturību un paaugstina trauslumu, bet tomēr palielina pelēkā
čuguna šķidrplūstamību. Šī īpašība ir ļoti vērtīga māksliniecisko un plānsienu lējumu izgatavošanā.
Atbildīgos lējumos fosfora saturu pieļauj līdz 0,1%, mazāk atbildīgos – līdz 1,2%
Baltie čuguni galvenokārt ir pārstrādājamie čuguni – tos pārstrādā tēraudā. Tie izceļas ar
augstu cietību un trauslumu, slikta lejamība. Baltie čuguni slikti apstrādājami ar
griezējinstrumentiem.
Čuguna klasifikācija un pielietojums
Čugunu marķēšana notiek pēc valsts standarta LVS EN 1560 : 2002. Čugunam ir vairāki veidi,
kurus ražo pēc attiecīgiem standartiem: pelēkais čuguns (LVS EN 1561), kaļamais baltserdes
čuguns (LVS EN 1562), kaļamais melnserdes čuguns (LVS EN 1562), sfēriskais grafitizētais čuguns
(LVS EN 1563), nodilumizturīgais čuguns (LVS EN 12513).
Čuguna nosacītajā apzīmējumā ietilpst burti, kas norāda čuguna veidu, piemēram, GJL –
pelēkais čuguns; GJMW – kaļamais baltserdes čuguns; GJMB – kaļamais melnserdes čuguns; GJS
– sfēriskais grafitizētais čuguns; GJN – nodilumizturīgais čuguns.
4.5. tabula
Pelēkā čuguna(LVS EN 1561 : 2002) lietošanas piemēri
Čuguna marka
LVS EN
GOST
GJL – 100
СЧ 10
GJL - 150
СЧ 15
GJL - 180
СЧ 18
GJL - 200
СЧ 20
GJL - 250
СЧ 25
GJL - 300
СЧ 30
GJL - 350
СЧ 35
GJL – 400
GJL - 450
СЧ 40
СЧ 45
Lietošana
Mazatbildīgi lējumi ar sieniņu biezumu līdz 15 mm ( korpusi,
vāki, apvalki u. c.)
Mazatbildīgi lējumi ar sieniņu biezumu 10...30 mm (caurules,
vārpstu korpusi, ventiļi spiedienam līdz 20 MPa u. c.)
Atbildīgi lējumi ar sieniņu biezumu 10 – 20 mm (skriemeļi,
zobrati, statnes, suporti u.c.)
Atbildīgi lējumi ar sieniņu biezumu līdz 30 mm ( cilindru
bloki, virzuļi, bremžu skriemeļi, ratiņi u.c.)
Atbildīgi lējumi ar sieniņu biezumu līdz 40 mm (kokiļu
veidnes, virzuļu gredzeni u.c.)
Atbildīgi lējumi ar sieniņu biezumu līdz 50 mm (virzuļi,
dīzeļdzinēju cilindru čaulas, rāmji, štances u.c.)
Atbildīgi, stipri slogoti lējumi ar sieniņu biezumu līdz 100 mm
(mazas kloķvārpstas, tvaika dzinēju detaļas u.c.)
Ļoti atbildīgi, stipri slogoti lējumi ar masīvām sienām (lielas
kloķvārpstas, zobrati, vārsti izciļņi u.c.)
Nosacīta apzīmējuma piemērs: GJL – 200 LVS EN 1561: 2002
27
4.6. tabula
Kaļamo čugunu lietošanas piemēri
Čuguna marka
LVS EN
GOST
Baltserdes
Ferīta klase
GJMW – 350 – 4
КЧ 30 – 6
КЧ 33 – 8
GJMW – 360 – 12
GJMW – 400 – 5
КЧ 35 – 10
КЧ 37 - 12
GJMW – 450 – 7
GJMW – 550 - 4
Melnserdes
Perlīta klase
GJMB -300 – 6
КЧ 45 – 7
GJMB -350 – 10
КЧ 50 – 5
GJMB -500 – 5
КЧ 55 – 4
GJMB – 600 – 3
КЧ 60 – 3
GJMB – 650 – 2
КЧ 65 - 3
GJMB 700 - 2
Lietošana
Nelieli lējumi, kuri strādā dinamisku slodžu
apstākļos
(automobiļu, traktoru un
lauksaimniecības mašīnu detaļas).
Ierobežota lietošana, kas izriet no: lējumu
izgatavošanas sarežģītības, termiskās apstrādes
ilguma, šķēlumu izmēru ierobežotības (ne vairāk par
30...40 mm).
Pēc LVS EN pirmais skaitlis čuguna markā norāda robežizturību stiepē (MPa), bet otrais
relatīvo pagarinājumu (%). Pēc GOST robežizturība stiepē uzrādīta kg/mm2
Kaļamie čuguni (LVS EN 1562:2002). Tiem piemīt pietiekoši labas mehāniskās īpašības un
augsta pretestība korozijai. Tāpēc kaļamo čugunu sevišķi plaši lieto lauksaimniecības mašīnu
būvniecībā, traktoru un automobiļu rūpniecībā, kā arī vagonu un darbgaldu būvē.
Nosacīta apzīmējuma piemērs: Lējums GJMW – 360 – 12 LVS EN 1562:2002
Lējums GJMB – 450 – 6 LVS EN 1562: 2002
Kalt nevar, nosaukums „kaļamais” dots sīkstam un mīkstam čugunam.
Sfēriskie grafitizētie čuguni (LVS EN 1563:2002). To lējumus plaši lieto mašīnbūvē tērauda,
kaļamā čuguna un krāsaino metālu vietā. Izmantojot sfērisko grafitizēto čugunu, ietaupa daudz
līdzekļu, iegūst ievērojamu metāla ekonomiju un stipri samazina mehānisko apstrādi.
4.7. tabula
Sfērisko grafitizēto čugunu markas un pielietojums
Čuguna marka
LVS EN
GOST
GJS 350 - 22
ВЧ 30 – 17
GJS 400 – 18
ВЧ 42 – 12
ВЧ 45 – 5
GJS 400 – 15
ВЧ 50 – 2
GJS 450 – 10
GJS 500 – 7
ВЧ 60 – 2
ВЧ 70 – 3
GJS 600 – 3
GJS 700 – 2
ВЧ 80 – 3
GJS 800 – 2
ВЧ 100 – 4
GJS 900 - 2
ВЧ 120 - 4
Lietošana
Kloķvārpstas, sadales vārpstas, reduktoru korpusi,
detaļas, kuras pakļautas triecienslodzēm.
Nosacīta apzīmējuma piemērs: GJS 700 – 2 LVS EN 1563: 2002
Nodilumizturīgie čuguni (LVS EN 12513:2002). Nodilumizturīgo čugunu augstā dilšanas
izturība ļauj tos plaši lietot krāsaino metālu vietā detaļās, kuras darbojas spēcīgas apstākļos (berzes
pāri, darbgaldu vadotnes, vagonu riteņi u. c.). GOSTu standartu sistēmā šāda čugunu grupa nav
izdalīta atsevišķi. Markas: GJN X Cr 1; GJN X Cr14; GJN X Cr 18; GJN X Cr 23.
Nosacītā apzīmējuma piemērs: GJN X Cr 14 LVS EN 12513: 2002
28
Kontroles jautājumi
1) Kā oglekļa daudzums ietekmē tērauda mehāniskās īpašības?
2) Kā oglekļa tērauda īpašības ietekmē Mn, Si, S un P?
3) Vispārējas nozīmes konstrukciju tēraudu klasifikācija un pielietojums.
4) Kvalitātes oglekļa konstrukciju tēraudu klasifikācija un pielietojums.
5) Oglekļa instrumentu tēraudu pielietojums.
6) Kā no oglekļa tērauda iegūst leģēto tēraudu, kādus elementus pievieno?
7) Kādas īpašības tēraudam izmaina hroms un niķelis?
8) Kādas īpašības tēraudā izmaina volframs un vanādijs?
9) Kādas īpašības tēraudā izmaina silīcijs un mangāns?
10) Kādas īpašības tēraudā izmaina alumīnijs un varš?
11) Kā klasificē leģētos tēraudus?
12) Kādi ir leģēto konstrukciju tēraudu veidi un īpašības?
13) Kur lieto mazleģētos tēraudus, kādas īpašības?
14) Leģētā instrumentu tērauda pielietošana un sastāvs.
15) Ātrgriezējtēraudu pielietošana un sastāvs.
16) Leģētie tēraudi ar specifiskām īpašībām (magnētiskie, nerūsējošie, karstumizturīgie, skābju
un sāļu izturīgie, triecienizturīgie).
17) Nosaukt detaļas, kas izgatavotas no leģētiem tēraudiem.
18) Kāds ir oglekļa un citu elementu saturs čugunā, kā tie ietekmē čuguna īpašības?
19) Kāds ir baltā čuguna sastāvs, tā īpašības? Kur to izmanto?
20) Kāds ir pelēkā čuguna sastāvs, tā īpašības? Kur to izmanto?
21) Kāds ir kaļamā čuguna sastāvs, tā īpašības? Kur to izmanto?
22) Kāds ir sfērisko grafitizēto čugunu sastāvs, tā īpašības un pielietojums?
23) Nosaukt detaļas, kuras izgatavotas no pelēkā čuguna.
29
5. METĀLU KOROZIJA, TĀS NOVĒRŠANA
Par koroziju sauc metālu un sakausējumu ķīmisku vai elektroķīmisku sairšanu apkārtējās vides
ietekmē. Ārdošā vide metālu un sakausējumu korozijā ir gaisa skābeklis, gāzes, sāļu, skābju vai
sārmu šķīdumi ūdenī. Par korozijas piemēru var derēt čuguna vai tērauda rūsēšana, baltais sūbējums
uz alumīnija. Korozija iznīcina lielu daudzumu metāla izstrādājumu, mehānismu un mašīnu,
nodarot lielus zaudējumus tautsaimniecībai.
5.1. Korozijas veidi
Izšķir divus galvenos korozijas veidus – ķīmisko un elektroķīmisko. Ķīmiskā korozija rodas ja uz
metālu virsmu iedarbojas atmosfēras gaiss, sausas gāzes un šķidrumi, kas nevada elektrisko strāvu.
Ķīmiskās korozijas piemērs ir izplūdes vārstu oksidēšanās dzinējos, kas strādā ar šķidru vai
gāzveida kurināmo, kurtuvju ārdu oksidēšanās, mehāniski – termiskās apstrādes krāšņu iekšējās
armatūras oksidēšanās. Metālu izstrādājumi cehos un noliktavās normālā temperatūrā arī pārklājas
ar oksīdu kārtiņu (gaisa skābekļa iedarbības rezultātā).
Elektroķīmiskā korozija rodas uz metāliem, kas atrodas elektrolītos. Šādi šķidrumi ir skābju vai
sārmu šķīdumi ūdenī. Pie elektroķīmiskās korozijas pieder arī korozija atmosfērā, ja gaisā rodas
ūdens tvaiki, kas sakarsē metāla izstrādājuma virsmu, darbojas, kā elektrolīts un rada
elektroķīmisko koroziju.
Metāls pret noteiktas vides iedarbību var būt aktīvā vai pasīvā stāvoklī. Aktīvam stāvoklim
raksturīga metāla sairšana korozijas vidē, piemēram, aktīva ir dzelzs oksidējošā vide, augstā
temperatūrā. Pasivitāte izskaidrojama ar to, ka uz metāla virsmas izveidojas oksīda aizsargkārtiņa
(piemēram, atlaidināšanas krāsa uz tērauda virsmas vai Al2O3 kārtiņa uz alumīnija virsmas), kas to
aizsargā no korozijas.
Pēc ārējām pazīmēm izšķir 3 korozijas veidus – virsmas, vietējo un starpkristālu koroziju.
Virsmas korozijai raksturīga metāla vai sakausējuma virsmas vienmērīga sairšana. Šis korozijas
veids visbiežāk novērojams tīriem metāliem stipri iedarbīgās vidēs, kas neļauj izveidoties
aizsargkārtiņai; tas novērojams ar viendabīgiem šķīdumiem.
Vietējai korozijai raksturīga metāla sairšana atsevišķās virsmas vietās. Vietējā korozija parasti
rodas, kad daļēji bojāta aizsargkārtiņa, kad sakausējums ir neviendabīgs, tam ir ieskrāpējumi un citi
virsmas defekti.
Starpkristālu korozijai raksturīga metāla sairšana pa graudu robežām. Šis korozijas veids ir
visbīstamākais, jo nerada ārējas metāla pārmaiņas, bet izplatās tā iekšienē un var būt par cēloni
nopietnām avārijām. Metāla graudu savstarpējiem sakariem pārtrūkstot, metāls zaudē spīdumu,
pārklājas ar korozijas produktu kārtu un kļūst nederīgs. Starpkristālu korozijai visvairāk pakļauti
alumīnija sakausējumi un nerūsošie hroma – niķeļa tēraudi.
Minētie korozijas veidi reizēm sastopami kopā, piemēram, vienlaikus novērojama vietējā
korozija un starpkristālu korozija.
30
5.2. Metodes metālu aizsardzībai pret koroziju
Ļoti plāna oksīdu kārtiņa, kas izveidojas uz tērauda vai alumīnija gaisa iedarbības rezultātā var
pasargāt metālu no tālākas oksidēšanās. Šādu kārtiņu izveidošanu – metālu oksidēšanu – pašreiz
plaši izmanto.
Mūsdienu metodes aizsardzībai pret koroziju iedala šādās grupās:
1) pārklāšana ar nemetāliskām vielām;
2) pārklāšana ar citu metālu;
3) pārklāšana ar oksīdu kārtiņu;
4) metāla konstrukciju aizsardzība ar protektoru;
5) ķīmiski izturīgu sakausējumu iegūšana.
Katrai no minētajām metodēm ir savas priekšrocības un trūkumi, sava tehnoloģija un lietošanas
veids, ko nosaka tehnoloģiski un ekonomiski faktori.
Pārklāšana ar nemetāliskām vielām. Pie nemetāliskām vielām pieder krāsas un lakas, emaljas,
smērvielas, gumijojums. Laku un krāsu pārklājumus var iedalīt trīs veidos – eļļas krāsās, lakās un
emaljas krāsās. Laku un krāsu pārklājumus aizsardzībai lieto ļoti bieži.
Emaljas pēc fizikālajām īpašībām un ķīmiskā sastāva ir nešķīstoši stiklveida silikāti. Līdzīgi
stiklam emaljām raksturīga liela korozijizturība atmosfērā, ūdenī, sāļu šķīdumos, minerālās un
organiskās skābēs, gāzēs un mainīgās augstās un zemās temperatūrās. Emaljēšanu visbiežāk lieto
tērauda un čuguna priekšmetu aizsargāšanai pārtikas un ķīmiskajā rūpniecībā. Emaljējamo
priekšmetu apziež ar mīklveidīgu emaljas masu vai arī tam sakarsētam uzkaisa pulveri. Emaljējamo
priekšmetu ievieto krāsnī 1200- 1300 grādu temperatūrā un ļauj tam lēni atdzist.
Smērvielas lieto galvenokārt, lai aizsargātu pret koroziju instrumentus un iekārtas, kas ilgstoši
jāuzglabā apstākļos, kur netiek klāt atmosfēras gaiss. Plaši lieto tehnisko vazelīnu, kas satur 75%
mašīneļļas un cilindreļļas, 5% kolofonija un 20% vazelīna. Lai iegūtu labus rezultātus, izstrādājumu
virsmas pirms pārklāšanas ir rūpīgi jānotīra.
Gumijojumu – metāla pārklāšanu ar gumiju vai ebonītu – plaši lieto daudzās ķīmiskās rūpniecības
nozarēs, piemēram, lai pasargātu no korozijas aparatūru, tāpat arī skābju transportēšanai lietojamu
dzelzceļa cisternu iekšpusi.
Pārklāšana ar citu metālu.
To var izdarīt dažādos paņēmienos – ar karsto paņēmienu, galvaniskā ceļā (elektrolītos) vai
difūzijas ceļā, ar metalizāciju un plakēšanu.
Metālu karstai pārklāšanai izstrādājumu iegremdē vannā ar izkausētu metālu. Praksē lieto
pārklāšanu ar cinku (cinkošana) ar alvu (alvošana) svinu (svinošana), kā arī ar to sakausējumiem.
Cinkošanu lieto jumta skārdam, ūdensvada caurulēm utt. Cinkošanu izdara metāla vannās ar
liesmas vai elektrisko sildīšanu. Vannas ir izolētas ar ķieģeļu apmūrējumu. Izkausētā cinka darba
temperatūrai jābūt 450 – 480 grādu. Cinka pārklājuma biezums atkarīgs no vannas sastāva, lietotā
darba režīma un izstrādājuma formas un svārstās no 0,06 līdz 0,13 mm. Šis paņēmiens ir ļoti
vienkāršs un ražīgs, bet nav lietojams rūdītām detaļām, lai karstajā cinkā nenotiktu to
atlaidināšanās.
Alvošana ir priekšmetu pārklāšana ar alvu. To izdara, iegremdējot alvojamo priekšmetu vannā ar
izkausētu alvu, kuras temperatūra ir 270 – 300 grādu. Vai arī iepriekš sakarsētu priekšmetu aplejot
ar izkausētu alvu. Alvošanu visbiežāk izmanto pārtikas rūpniecībā. Alvai jābūt ļoti tīrai un jāsatur
ne vairāk par 0,14% piemaisījumu.
Svinošanu lieto, lai pasargātu no korozijas retortes, caurules utt. Šķidrā svina temperatūra vannā
ir apmēram 350 grādu. Svina aizsargkārtiņas biezumam jābūt 0,5- 0,7 mm. Lai novērstu porainību
pārklātās loksnes pārvelmē.
Aizsardzībai pret koroziju pašlaik lieto pārklāšanu ar metālu galvaniskā ceļā, jo tā dot iespēju
viegli regulēt aizsargmetāla kārtiņas biezumu. Visplašāk lieto cinkošanu, kadmijēšanu, alvošanu,
varošanu, niķelēšanu, hromēšanu.
Galvaniskās pārklāšanas pamatā ir pārklājēja metāla sāļu ūdens šķīdumu elektrolīze. Pārklājamo
metālu iekar vannā par katodu, bet par anodu lieto pārklājēja metāla plāksnes vai arī
31
dotajā elektrolītā nešķīstoša metāla (visbiežāk svina vai tērauda plāksnes), tā saucamos
nešķīstošos anodus.
Galvaniskās pārklāšanas tehnoloģija paredz virsmas attaukošanu un kodināšanu. No šo
operāciju izpildes rūpīguma lielā mērā atkarīga pārklājēja metāla saistīšanās ar pamatmetālu.
Lai pārklātu tēraudu ar hromu, gatavo detaļu ievieto uzsildītā hroma šķīdumā (hroma anhidrītā,
sērskābē un ūdenī) un caur šķidrumu laiž zema sprieguma (10 – 12 V) līdzstrāvu. No šķīduma
izdalījies hroms nosēžas uz tērauda detaļas, pārklājot to ar plānu kārtiņu (līdz 0,07 mm). Hroma
pārklājumam ir liela cietība, nodilumizturība, karstumizturība un spoguļspoža virsma. Atmosfērā
hroma pārklājumi neoksidējas. Hroma pārklājumus lieto aizsardzības un dekoratīviem nolūkiem (ar
vara un niķeļa pamatkārtiņu, jo hroma kārtiņa ir poraina), kā arī tur , kur vajadzīgi pārklājumi ar
lielu nodilumizturību, piemēram, štancēm un mērinstrumentiem. Metodi plaši izmanto mašīnu
remontā, detaļu nodilušo virsmu atjaunošanā.
Difūzijas metodē detaļas virskārtu piesātina ar dažādām vielām, kas reaģē ar metālu, veidojot
korozijizturīgus ķīmiskus savienojumus. Rūpniecisku nozīmi ieguvuši tādi difūzijas veidi, kā
nitrēšana, alitēšana, hromēšana un silicēšana.
Metalizācija (metālu uzsmidzināšana) ir metāla izstrādājumu virsmas pārklāšana uzsmidzinot
izkausētu metālu. Ar šo metodi var metālu pārklāt ar alumīniju, dzelzi, cinku, varu. Pārklājēju
metālu stieples veidā ievadot pistolē, kur tas gāzes vai elektriskā loka liesmā izkūst un tiek ar
saspiestu gaisu izsmidzināts. No aparāta izlidojušās ļoti smalkās daļiņas plānā kārtiņā pārklāj
izstrādājumu virsmu un izveido pārklājumu. Metalizāciju ir lietderīgi pielietot lielu izstrādājumu
pārklāšanai, kuras ir grūti apstrādāt. Pārklājēja metāla zudumi, nodeguma un sliktas daļiņu
piesaistīšanās dēļ vidēji sastāda 25% no patērētā metāla svara.
Pārklāšana ar oksīdu kārtiņu.
Lai uz detaļu virsmām iegūtu nemetālisku kārtiņu, plaši lieto oksidēšanu un fosfatēšanu.
Oksidēšana ir visplašāk izmantotais veids melno metālu, alumīnijam, magnija un to
sakausējumu aizsardzībai pret koroziju. Oksidēšanu lieto precīzu aparātu, darbgaldu, ieroču un citu
izstrādājumu detaļu pārklāšanai, kad citi pārklājuma veidi nav izdevīgi. Oksidēšanai lieto vannas ar
elektrisko sildīšanu. Visplašāk lietotais vannas sastāvs, kas dod augstas klases oksidējumu, ir šāds:
nātrija sārms 700-800 g/t, nātrija nitrāts 200- 250 g/t, nātrija nitrīds 50 – 70 g/t. Vannas temperatūra
ir 130- 145 grādu, process ilgst 1 – 2 stundas. Oksidēšanas rezultātā detaļas iegūst glītu ārieni
zilganmelnu krāsu, tādēļ šo procesu sauc arī par zilināšanu. Oksīdu kārtiņas korozijizturība nav
liela, tādēļ apstrādātās detaļas jāpārklāj ar ziedēm vai minerāleļļām.
Fosfatēšana ir ķīmisks process, kura rezultātā uz tērauda virsmas rodas ūdenī nešķīstošu
mangāna un dzelzs fosfātu kārtiņa. Fosfatējamo detaļu pēc notīrīšanas iegremdē fosfora sāļu
šķīduma vannā. Šķīduma darba temperatūra ir 95 – 99 grādi, process ilgst 1 – 1,5 stundas. Pēc
fosfatēšanas uz izstrādājuma virsmas izveidojas gaišpelēka vai tumšpelēka kārtiņa. Procesa
nobeigumā izstrādājumus iegremdē izkausētā ziedē vai pārklāj ar laku, kam seko karstā žāvēšana.
Fosfatēšana ar lakošanu ir viens no ekonomiskākajiem un kvalitatīvākajiem tērauda pārklāšanas
veidiem; tā plaši izplatīta visās rūpniecības nozarēs.
Ķīmiski izturīgu sakausējumu iegūšana.
Tos iegūst ar leģējošajiem elementiem, kas paaugstina sakausējumu korozijizturību. Leģējošie
elementi ir hroms, niķelis, titāns, volframs u.c. Pašreiz metalurģijā rūpniecība plaši ražo nerūsošus
tēraudus, dažādus hroma tēraudus, speciālos čugunus un citus ķīmiski izturīgus sakausējumus.
Speciālo sakausējumu lietošana nodrošina izstrādājumiem un mašīnām ilgu darbības laiku augtās
temperatūrās un citās metālu intensīvi ārdošās vidēs.
Anodēšana jeb elektroķīmiskā oksidēšana pašreiz ir plaši izmantots paņēmiens metālu
aizsargāšanai pret koroziju, piemēram, anodētām alumīnija un tā sakausējumu detaļām ir
paaugstināta nodilumizturība un augstas dekoratīvās īpašības.
32
Kontroles jautājumi
1) Ko sauc par koroziju un kas to izraisa?
2) Kādi metāli korodē un kā tas izpaužas?
3) Kādi ir divi galvenie korozijas veidi?
4) Kā notiek ķīmiskā metālu korozija?
5) Kā notiek elektroķīmiskā metālu korozija?
6) Kādas ir metālu korozijas novēršanas iespējas?
7) Kā aizsargā metālus no korozijas, izmantojot nemetāliskas vielas?
8) Kā aizsargā metālus no korozijas, izmantojot citus metālus, kas nekorodē?
9) Kā aizsargā metālu pret koroziju, izmantojot oksīdu pārklājumus?
10) Kā iegūst ķīmiski izturīgus savienojumus?
33
6. KRĀSAINIE METĀLI UN TO SAKAUSĒJUMI
Par krāsainajiem metāliem sauc visus metālus, izņemot dzelzi un tā sakausējumus, kuros dzelzs ir
pamatelements. Krāsainie metāli ieguvuši plašu pielietojumu un ir galvenie materiāli radiotehnikā,
lidmašīnu būvē un elektrotehnikā. Svarīgākie no tiem ir Cu, Al, Mg, Zn, Ni, Pb, Sn, Ti. Rūpniecībā
visvairāk Cu, Al, Mg un pēdējā laikā Ti. Krāsainos metālus galvenokārt lieto sakausējumu veidā.
Paredzēts tālāk paplašināt krāsaino metālu, tai skaitā arī reto metālu – tantāla, germānija, niobija u.
c. ražošanu, augstas tīrības krāsaino un reto metālu izlaidi karstumizturīgu sakausējumu ražošanai,
kā arī radiotehnikas, elektrotehnikas, televīzijas u. c. vajadzībām. Apmēram 6% no tehnikā
izmantojamiem metāliem ir krāsainie metāli vai to sakausējumi. Krāsainiem metāliem ir lielākas
ražošanas izmaksas, bet to izmantošanu nosaka tādas vērtīgas īpašības kā: augsta korozijizturība,
plastiskums un augsta elektrovadītspēja.
6.1. Varš un tā sakausējumi
Tīrs varš ir rudas krāsas metāls. Tam ir skaldnēs centrēta kuba kristāliskais režģis. Vara īpatnējais
svars ir 8,93 g/cm3, kušanas temperatūra 1083C. Mehāniskās īpašības zemas. Tā kā varam ir
mazākā īpatnējā elektriskā pretestība, varu plaši lieto elektrotehnikā par strāvas vadītāju. Tīram
varam piemīt augsts plastiskums, tāpēc varš labi apstrādājams ar spiedienu augstā un karstā
stāvoklī. No vara var izgatavot ļoti sīkus izstrādājumus, 0,05 – 0,06 mm biezu folliju, vai stiepli ar
diametru līdz 0,03 mm. Tehnikā, kā konstrukciju materiālu plaši pielieto vara sakausējumus. Tie ir
labi apstrādājami ar spiedienu. Vara sakausējumus izmanto lējumiem, kā arī cauruļu, slokšņu,
stiepļu un citu izstrādājumu izgatavošanai.
Misiņi. Par maisiņiem sauc vara un cinka sakausējumus, kas satur 25 – 45% cinka. Misiņos
nelielos daudzumos var būt arī citi elementi (alva, svins, alumīnijs, mangāns, dzelzs u.c.). Misiņi
labi apstrādājami augstā un karstā stāvoklī. Misiņiem ir augstākas mehāniskās īpašības nekā varam.
Lai likvidētu iekšējos spriegumus, misiņa izstrādājumi, kas ražoti aukstajā apstrādē ar spiedienu,
jāpakļauj atkvēlināšanai 4000C temperatūrā, citādi detaļās rodas plaisas un mainās detaļas izmēri.
Misiņus, kas satur niķeli, svinu, alvu, silīciju u.c. elementus (parasti līdz 2- 8%) sauc par
speciālajiem maisiņiem. Tiem ir paaugstināta korozijizturība, labākas tehnoloģiskās un mehāniskās
īpašības. Tāpat kā visus krāsaino metālu sakausējumus, misiņus iedala lejamos un ar spiedienu
apstrādājamos misiņos.
Lejamo misiņu lieto gultņu ieliktņiem, lietai armatūrai, kuģu armatūras detaļām, kas pakļautas
jūras ūdens iedarbībai, korozijizturīgām detaļām vispārīgajā mašīnbūvē. No misiņa, ko apstrādā ar
spiedienu, izgatavo radiatoru caurules, gofrētās caurules, sloksnes, loksnes, caurules un stieples
izstrādājumus. Lejamie misiņi labi apstrādājami un ir korozijizturīgi jūras ūdenī un mitrā atmosfērā.
Nosacītā apzīmējuma piemērs: Cu Zn 20 Al 2 LVS EN .......
Bronzas
Vara sakausējumu ar Sn, Al, Si un citiem elementiem, starp kuriem cinks nav galvenā sastāvdaļa,
sauc par bronzu. Alvas bronza ir viens no visvecākajiem metālu sakausējumiem, ko lietoja jau sirmā
senatnē. Bronzai ar Sn saturu 4 – 5% ir vienfāzes struktūra ar samērā lielu plastiskumu. Alvas
saturam pieaugot līdz 18 – 20%, bronzas stiprība palielinās, taču plastiskums strauji samazinās.
Tā kā alva ir deficīta un daudz dārgāka nekā varš, to aizvieto ar citiem elementiem, visbiežāk ar
alumīniju. Izplatīta ir alumīnija bronza. Lai palielinātu to stiprību un cietību, tās bieži termiski
apstrādā (rūda).
Berilijs ar varu veido mainīgas koncentrācijas cietu šķīdumu, ko var pakļaut termiskai
nostiprināšanai. Tas dot iespēju berilija bronzai piešķirt lielu cietību, elastību, korozijizturību un
nodilumizturību (Rm = 1400 N/mm2, A5= 2%). No berilija bronzas izgatavo nozīmīgas detaļas –
membrānas, aparātu atsperes u.c.
34
Atsevišķā vara sakausējuma grupā var iedalīt vara un niķeļa sakausējumus, ko iedala
korozijizturīgos un elektrotehniskos sakausējumos. Pie korozijizturīgiem sakausējumiem pieskaita
melhioru un jaunsudrabu (15%Ni, 20%Zn, pārējais varš), no kā tiek izgatavoti sadzīves
priekšmeti.
6.1. tabula
Bronzu lietošanas piemēri
Bronzas marka
LVS EN
GOST
Cu Sn 3 Zn 12 Pb 5
Бр О3 Ц12 С5
Cu Sn3 Zn 7 Pb5 Ni1
Бр О3 С5 Н1
Cu Sn 4 Zn 7 Pb 5
Бр О4 Ц7 С5
Cu Sn 4 Zn 4 Pb 17
Бр О4 Ц4 С17
Cu Sn 5 Zn 5 Pb 5
Бр О5 Ц5 С5
Cu Sn 5 Pb 25
Бр О5 С25
Cu Al 9 Mn 2
Бр А9 Мц2
Cu Al 10 Mn 2
Бр А10 Мц2
Cu Al 9 Fe 3
Бр А9 Ж3
Cu Al 10 Fe 3 Mn 2
Бр А10 Ж3
Мц2
Cu Al 10 Fe 4 Ni 4
Бр А10 Ж4 Н4
Lietošana
Alvas bronzas
Nelieli gultņi, ieliktņi, gliemežratu vainagi,
vārstu ligzdas, sūkņu korpusi, uzgriežņi ar lielu
soli, sīkas detaļas, paplāksnes,
Bezalvas bronza
Lentes, sloksnes, stieņi, veidlējumi, ieliktņi,
atbalstgredzeni, caurules, lējumi, zobrati,
gliemeži. Ar piedevām var panākt augstas
mehāniskās īpašības – augsts plastiskums,
korozijas noturība un labas tehnoloģiskās īpaš.
Skaitļi, kas atrodas sakausējuma markā aiz ķīmiskiem elementiem, norāda to saturu %
Nosacītā apzīmējuma piemērs: Cu Sn3 Zn7 Pb5 Ni1 LVS EN 1173: 2001
Cu Al10 Fe3 Mn2 LVS EN 1173: 2001
Kontroles jautājumi
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
Kādi ir svarīgākie krāsainie metāli, īsi raksturot tos?
Kādas ir vara īpašības un pielietošanas iespējas?
Kā iegūst vara sakausējumu misiņu, kādas ir misiņa īpašības un pielietojums?
Kā iegūst vara sakausējumu bronzu, kādas ir bronzas īpašības?
Kādas ir alvas bronzas īpašības un pielietošana?
Kādas ir speciālās (bezalvas) bronzas, to īpašības?
Kādas ir mangāna un alumīnija bronzas?
Kādas ir svina un silīcija bronzas?
Kādas ir vara un niķeļa savienojumu īpašības?
35
6.2. Alumīnijs un tā sakausējumi
Lietošanas apjoma ziņā Al ir otrais metāls aiz Fe. Alumīnijs ir viegls metāls sudrabaini baltā
krāsā ar zilganu nokrāsu. Tā īpatnējais svars ir 2,7 g/cm3 un kušanas temperatūra 658,70C.
Alumīnijam ir maza īpatnējā elektriskā pretestība, Al ir maza mehāniskā stiprība 50 N/mm2. Al ir
augsta korozijas izturība saldūdenī un gaisā, jo uz virsmas veidojas oksīdu kārtiņa, kas aizsargā
metālu no tālākas oksidēšanās. Labā elektrovadītspēja, plastiskums ļauj to plaši pielietot vadu un
kabeļu izgatavošanā elektrotehnikā, aviācijas rūpniecībā no Al izgatavo caurules, eļļas un benzīna
vadus. Visplašāk izmanto Al sakausējumus, kuriem uzlabotas daudzas īpašības.
Alumīnija sakausējumus iedala divās grupās:
- Lejamie (tos lieto detaļu iegūšanai ar liešanu veidnēs);
- Deformējamos sakausējumos (lieto lokšņu, stiepļu, lentu, veidprofilu un dažādu detaļu
izgatavošanai ar kalšanu, presēšanu vai štancēšanu).
Lejamie alumīnija sakausējumi
Šeit svarīgākie ir Al sakausējumi ar silīciju, kas satur 6 – 13 % silīcija un pazīstami ar
nosaukumu silumīni. Tie satur arī citus elementus – varu, magniju un cinku. Silumīnijam ir laba
šķidrplūstamība un mazs sarukums. Lai iegūtu blīvu sīkgraudainu struktūru un paaugstinātu
mehānisko stiprību šos sakausējumus modificē, izkausētu silumīnu apstrādājot ar metālisko nātriju
(0,1%) vai citām ķīmiskām vielām. Lieto korpusveida detaļu atliešanai mašīnbūvē.
Al sakausējumiem ar magniju ir samērā zemas liešanas īpašības, bet augsta stiprība un
plastiskums, tie iztur spriegumu 280 N/mm2. Al sakausējumus apstrādā arī termiski.
Al sakausējumi ar varu satur 0,5 – 4 % vara. Tiem ir zemas liešanas īpašības, bet pēc termiskās
apstrādes iegūst lielu mehānisko stiprību.
Al sakausējums ar silīciju un varu lieto lielu, stipri slogotu detaļu izgatavošanai. Sakausējumam
ir labas mehāniskās īpašības.
Alumīnija sakausējuma marķējumā burts W norāda, ka tie ir lejamie alumīnija sakausējumi.
Apzīmējuma piemērs: AW – 5182 (Al Mg4,5 Mn0,4) LVS EN 485 – 2:2001
Deformējamie alumīnija sakausējumi
Pie termiski nenostiprināmiem deformējamiem Al sakausējumiem pieder Al – Mg un Al-Mn
sakausējumi, kuri ļoti plastiski, korozijizturīgi un labi metināmi, bet stiprība ir neliela. No šiem
sakausējumiem detaļas tiek izgatavotas galvenokārt ar spiedienapstrādi.
Galvenais termiski nostiprināmais deformējamais Al sakausējums ir dūralumīnijs. Pirmais
dūralumīnijs tika radīts 1908. gadā ar šādu ķīmisko sastāvu – 4%Cu,0,5%Mg, 0,5%Mn, pārējais Al.
Pašlaik izplatītākā dūralumīnija marka ir Д16 – 3,8...4,9%Cu, 1,2... 1,8%Mg, 0,8...0,9%Mn.
Dūralumīnija termiskā apstrāde sastāv no rūdīšanas un vecināšanas. Sakarsēšanas temperatūra
5000C, dzesēšanas vide – ūdens. Pēc rūdīšanas dūralumīniju pakļauj vecināšanai -4-5 diennaktis
istabas temperatūrā. Termiski nostiprinātam dūralumīnijam mehāniskās īpašības ir līdzīgas vidēja
oglekļa tērauda īpašībām. Dūralumīnija trūkums ir nestabilitāte pret koroziju. Lai aizsargātu
dūralumīniju, to nosedz ar tīru alumīniju, laižot sasildītu dūralumīnija loksni reizē ar alumīnija
loksni starp rotējošiem veltņiem. Spiediena rezultātā abu lokšņu saskaršanās vietā notiek metāla
savstarpēja iespiešanās no vienas loksnes otrā. Tādu metāla aizsardzību pret koroziju sauc par
plaķēšanu. Dūralumīniju plaši izmanto lidmašīnu, kuģu un citu aparātu slogotām detaļām, kas
izgatavotas kaļot un štancējot.
Alumīnijam un tā sakausējumiem ir ļoti plašs pielietojums. Alumīnija smalku pulveri izmanto
sauli atstarojošu krāsu izgatavošanai. Ar šādu krāsu krāso degvielas tvertnes, caurules, jumtus,
metāla konstrukcijas. ES neparedz Al izmantot pārtikas apritē, Tādēļ Al kannas, bļodas, katli,
karotes, dakšiņas, šķīvji utt. Būtu jānomaina pret tērauda traukiem, jo pētījumi liecina, ka Al lielās
devās negatīvi ietekmē cilvēka veselību. Tehnikā Al neizmanto ļoti tievu vadiņu izgatavošanai, jo
36
tos izgatavot grūti, un tie pārlokās. No Al var atliet veidnēs arī vienkāršākās detaļas primitīvās
darbnīcās, jo Al kūst pie 6580C. Pulverveida Al kopā ar spēcīgiem oksidētājiem lieto rakešu
dzinējos, Al izmanto arī eksplodējošu maisījumu pagatavošanā. Al pulveri lieto gāzbetona ražošanā,
masai pievieno nedaudz Al, reakcijā izdalās ūdeņradis, kas masu uzpūš un rada poras. Dažādi Al
savienojumi tiek izmantoti kā katalizatori ķīmiskajā rūpniecībā un naftas pārstrādē.
Kontroles jautājumi
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Kādas ir alumīnija fizikālās un mehāniskās īpašības?
Kā iedalās alumīnija sakausējumi?
Raksturot alumīnija sakausējumus ar silīciju un pielietošanu.
Raksturot alumīnija sakausējumus ar varu un magniju.
Kāds ir deformējamo alumīnija sakausējumu sastāvs un īpašības?
Dūralumīnija sastāvs, īpašības, pielietošana.
Kādas detaļas izgatavo no alumīnija un tā sakausējumiem?
6.3. Magnijs un tā sakausējumi
Magnijs ir visvieglākais no visiem tehnikā lietojamiem metāliem; tā īpatnējais svars ir 1,74
g/cm3, kušanas temperatūra 6500C. Tīram magnijam ir maza korozijizturība, tas ir ļoti aktīvs
mijiedarbībā ar skābekli, augstā temperatūrā viegli oksidējas un deg ar spoži baltu liesmu. Magniju
lieto fotogrāfijā un pirotehnikā (gaismas efektiem). Par konstrukciju materiālu to nelieto. Magnijs
pieder pie ķīmiski aktīviem metāliem, taču atmosfērā tas maz mainās, jo pārklājas ar plānu, blīvu
oksīda kārtiņu. Sakarsēts magnija un sēra pulvera maisījums eksplodē. Ja magnija un sēra pulveri
sakarsē līdz baltkvēlei un ievieto ūdenī, tad noris spēcīga eksotermiska reakcija ar žilbinošas
gaismas un baltu dūmu izdalīšanos. Šajā reakcijā magnijs reducē abus ūdens ūdeņraža (I) atomus.
Sasmalcinātu magniju maisījumā ar oksidētājiem izmanto aizdedzinošu lādiņu izgatavošanā,
apgaismes un rakešu tehnikā.
Magnija sakausējumi. Magnija sakausējumu sastāvā bez magnija ietilpst alumīnijs, cinks,
cirkonijs, mangāns un citi elementi. Visi magnija sakausējumi labi apstrādājami griežot, un tiem ir
samērā augsta stiprība līdz Rm = 200 N/mm2. Tā kā magnijs viegli oksidējas un kausējot notiek tā
pašaizdegšanās, magnija sakausējumus kausē un izlej formās zem kušņu kārtas vai vakuumā.
Magnija sakausējumiem ir zemākas liešanas īpašības nekā alumīnija sakausējumiem. Lai uzlabotu
magnija sakausējumu īpašības, tiem pievieno nelielu daudzumu berilija, titāna un citu elementu.
Magnija sakausējumus iedala lejamos un deformējamos sakausējumos. Magnija sakausējumus
nostiprina ar rūdīšanu un novecināšanu. Galvenā magnija sakausējumu priekšrocība ir to augstā
īpatnējā stiprība. Magnija sakausējumus izmanto lidmašīnu, vagonu, automobiļu detaļu
izgatavošanai, pie tam noteicošā nozīme ir sakausējuma mazajam īpatsvaram (1,75...1,8 g/cm3).
Magnija sakausējumu detaļu izgatavošanas tehnoloģija ir sarežģītāka nekā alumīnija
sakausējumiem.
37
6.4. Titāns un tā sakausējumi
Titāns – pelēkas krāsas metāls ar kušanas temperatūru 16680C un blīvumu 4,5 g/cm3. Titāns ir
gandrīz divas reizes vieglāks par dzelzi, un tā izmantošana atļauj samazināt konstrukciju masu.
Titānam ir liela korozijizturība un ķīmiskā noturība dažādās agresīvās vidēs, ko nodrošina blīva
oksīdu aizsargkārtiņa, kas izveidojas uz virsmas. Visu šo īpašību kopums dod titānam lielas
priekšrocības kā konstrukciju materiālam transporta mašīnbūvē, tajā skaitā arī kuģubūvē. Vienīgais
ierobežojums pašlaik ir samērā augstā cena (apmēram 100 reižu lielāka nekā tēraudam). Titāna
mehāniskās īpašības ir atkarīgas no piemaisījumu daudzuma. Piemaisījumu palielina stiprības
rādītājus, bet samazina plastiskumu. Tādēļ sakausējumos šis piemaisījumu daudzums tiek
ierobežots. Tehniski tīram titānam ir šādas mehāniskās īpašības: Rm =450...600N/mm2, A5 – 25%.
Izmanto titāna sakausējumus ar Al, Mn, Mo, Cr, Sn, Fe. Titāna sakausējumiem salīdzinājumā
ar tehniski tīru titānu ir daudz lielāka stiprība, karstumnoturība un karstumizturība, korozijizturība,
pietiekami liels plastiskums un mazs blīvums. Titāna sakausējumus ražo velmējumu (loksnes,
lentes, stieņi), kalumu un lējumu veidā. Bez augstas stiprības un zemā īpatsvara titāna
sakausējumiem ir augsta korozijizturība agresīvās vidēs, tos plaši izmanto reaktīvo dzinēju detaļu
izgatavošanai, virsskaņas lidmašīnu apšuvumam, kuģu būvē, kriogēnā tehnikā un citās rūpniecības
nozarēs.
6.5. Cinks, tā īpašības un pielietošana
Cinks ir zilganbalts, spožs metāls, gaisā tas pārklājas ar plānu oksīda kārtiņu, zaudējis spīdumu
padara virsmu izturīgu pret tālāko oksidāciju. Cinka blīvums 7,14 g/cm3, tas kūst pie 4190C.
Temperatūra ietekmē tā trauslumu vai plastiskumu, stipri sakarsēts cinks gaisā sadeg ar zaļganu
liesmu, veido baltus cinka oksīda dūmus ZnO. Cinka oksīds ir balta pulverveida viela, kuru izmanto
arī kā balto pigmentu eļļas krāsu pagatavošanai, kā arī kā piedevu gumijas ražošanā.
Cinka hlorīdu ZnCl šķīdumu sālsskābē lieto vara un dzelzs sakausējumu lodējamo virsmu
attīrīšanai no oksīdiem. Cinka sulfīdus lieto luminiscējošās krāsās, televizoru ekrānos, lāzeru
iekārtās. Cinks ir toksisks, tādēļ cinkotos traukos pārtikas produktus uzglabāt aizliegts, tomēr kā
mikroelements tas nelielās devās cilvēkam nepieciešams. Daudz cinka izmanto dažādu detaļu
cinkošanas procesā, lai aizsargātu pret koroziju to virsmu.
Cinku būvkonstrukcijās izmanto vienīgi tērauda izstrādājumu pārklāšanai, lai tos aizsargātu pret
atmosfēras koroziju. Ar cinku pārklāj dažādus būvelementus, ūdensvadu caurules, būvpaneļu
savienojumus, jumta skārdu, teknes un līdzīgus būvelementus.
Visas minerālskābes, kā arī organiskās skābes pat vājās koncentrācijās cinku korodē. Tāpēc cinks,
tā sakausējumi un pārklājumi nedrīkst būt saskarē ar augļiem, pārtikas produktiem un lopbarību, jo
kontaktā ar tiem var rasties indīgs savienojums. Cinka elementus nedrīkst pārklāt ar bitumiem, jo tie
savos nodrošināšanas procesos dažreiz izdala vielas, kas korodē cinku.
Kontroles jautājumi
1)
2)
3)
4)
Kādas ir cinka fizikālās īpašības?
Kur izmanto cinku?
Vai cinks korodē?
Nosaukt priekšmetus, kuri satur cinku.
38
6.6. Alva, tās īpašības un pielietošana
Alva parastos apstākļos ir sudrabaini mīksts metāls. To liecot dzirdams raksturīgs troksnis jeb
krakšķēšana, kas veidojas alvas kristāliem pārvietojoties vienam gar otru. Alva viegli deformējas.
Alvas īpatnējais svars 7,3 g/cm3, bet kušanas temperatūra 2320C. Alvas virsmu pārklāj blīva, pelēka
alvas dioksīda kārtiņa, kas neļauj sairt tās dziļākajiem slāņiem. Alvu lieto metāla priekšmetu
pārklāšanai ar 0,1 mm biezu alvas kārtiņu, lai aizsargātu tos pret koroziju. Detaļas vispirms rūpīgi
attīra no eļļām un oksīdiem, tad iemērc traukā ar šķidru alvu, kuras temperatūra 270 – 3000C.
Šādi visvairāk ražo pārtikas rūpniecībā lietoto balto skārdu. Šādu skārdu izmanto konservu,
konfekšu, kafijas un citu kārbu izgatavošanai. Šādu skārdu izmanto arī spaiņu, katliņu un citu
izstrādājumu izgatavošanai. No alvas izvēlnē arī ļoti plānas folijas loksnītes pārtikas rūpniecībai.
Alvu lielos daudzumos izmanto alvas – bronzas ražošanai, atkarībā no bronzas veida tā satur no 6 –
22% alvas, jo bronzā ir vairāk alvas, jo tā ir trauslāka.
Dažus alvas savienojumus izmanto ķīmiskajā rūpniecībā. Alvas oksīdu SnO2 izmanto glazūru un
emalju izgatavošanai. Alvas sulfīds SnS2 ir zeltainā krāsā, tā ir kristāliska viela, to izmanto zelta
imitācijas krāsās, koka, ģipša un metāla izstrādājumu pārklāšanai. Ļoti daudz alvas tiek izmantots
elektrotehniskajā rūpniecībā visdažādāko vadu , kontaktu un shēmu lodējamo virsmu pārklājumos.
Plaši alvu pielieto mīkstložu izgatavošanā, tādu detaļu blīvai savienošanai, kuras netiek pakļautas
ievērojamiem spriegumiem (līdz 100 MPa).
Kontroles jautājumi
1) Kādas ir alvas fizikālās īpašības?
2) Kur rūpniecībā izmanto alvu?
3) Nosaukt priekšmetus, kas satur alvu.
39
7. CIETKAUSĒJUMI, METĀLKERAMISKIE UN
MINERĀLKERAMISKIE IZSTRĀDĀJUMI
Cietkausējumi
Par cietkausējumiem sauc nodilumizturīgus un ļoti cietus metāliskus materiālus, kuru struktūra
sastāv no liela skaita volframa, titāna, tantāla, hroma un dzelzs karbīdiem. Šiem karbīdiem līdzsvara
stāvoklī raksturīga augsta cietība. Paši par sevi šie karbīdi sava trausluma dēļ nevar veidot stiprus
kompaktus izstrādājumus. To sasaistīšanai izmanto kobaltu, niķeli, dzelzi. Izšķir: lietos,
pulverveida un metālkeramiskos cietkausējumus.
Lietos un pulverveida cietkausējumus uzkausē paaugstinātas dilšanas apstākļos (kontaktvirsmas
cietība sasniedz HRC 62), agresīvās vidēs, augstās temperatūrās un spiedienos strādājošām detaļām,
lai nodrošinātu ilgu kalpošanu un drošumu. Lielu ekonomisku efektu dod nodilušu mašīnu detaļu un
instrumentu atjaunošana ar uzkausēšanu.
Stellīti – lieti cietkausējumi uz kobalta bāzes, kas satur hroma un volframa karbīdus. Tos izmanto
armatūru blīvslēgu detaļām, kas strādā līdz 6500C temperatūrās un līdz 30 MPa spiedienos. Stellītus
piegādā lietu stieņu veidā un uzkausē tērauda armatūru sagatavēm ar skābekļa – acetilēna liesmu vai
argona loka paņēmienu.
Sormaiti ir lētāki par stellītiem, jo tajos kobalts nomainīts ar dzelzi, bet volframs – ar hromu (12
...31% Cr). Stieņa sormaitu lieto puansonu, matricu, velmēšanas stāvu vārpstu un ceļu veltņu,
lemešu un citu uzmetināšanai; pulverveida – detaļu uzkausēšanai, kam virskārtā pieļaujama
porainība un nav nepieciešama uzkausētās virskārtas mehāniskā apstrāde (zemes smēlēju,
ekskavatoru kausu zobi, drupinātāju kausu žokļi). Visbiežāk sormaitu uzkausē ar dažādiem
elektroloka metināšanas veidiem, augstfrekvences stāvu, elektrosārņu metodi, plazmas loku.
Metālkeramiskie cietkausējumi
Šos sakausējumus plāksnīšu veidā izmanto griezējinstrumentiem, kalnrūpniecības urbjiem,
štanču armēšanai, vilkšanas filjeriem. Dažus nelielus griezējinstrumentus (urbjus, rīvurbjus, frēzes)
izgatavo no cietkausējuma. Metālkeramiskie cietkausējumi ir ļoti cieti (HRC 82...92) un spējīgi
saglabāt cietību līdz 1000...11000C temperatūrai. Šādu sakausējumu galvenā sastāvdaļa ir volframa,
titāna, tantāla karbīdi. Par saistvielu izmanto kobaltu. Metālkeramiskā cietkausējuma izstrādājumu
izgatavošanai pulverveida sastāvdaļas rūpīgi samaisa un maisījumu sapresē zem spiediena 100..420
MPa. Presformās iegūtos pusfabrikātus ievieto elektrokrāsnī, kur temperatūrā līdz 15000C tie saķep.
Saķepināšanas laikā saistmetāls (kobalts) izkūst un, pārklājot karbīda graudus, tos saista. Ar
cietkausējuma plāksnītēm apgādā griežņus, gremdurbjus, urbjus, frēzes un citus instrumentus. Tās
turētājiem piestiprina mehāniski vai arī pielodē ar cietlodi.
Metālkeramiskie izstrādājumi
Metālkeramikas galvenā priekšrocība ir iespēja iegūt ļoti blīvas vai, otrādi, porainas detaļas no
grūti kūstošiem metāliem un sakausējumiem (volframa, tantāla, cietkausējumiem), no metāliem, kas
nešķīst šķidrā stāvoklī (dzelzs-svins, volframs-varš), no metāliem un nemetāliem (varš-grafīts u.c.).
Ar pulvermetalurģijas paņēmieniem izgatavo radio lampu detaļas, elektrolampu kvēldiegus (no
tādiem grūti kūstošiem metāliem kā volframs, molibdens un tantāls), cietsakausējumus, porainus
gultņu ieliktņus (no bronzas- grafīta, dzelzs- grafīta u.c.), frikcijas uzlikas (no vara, alvas, svina un
grafīta pulvera).
40
Minerālkeramiskie materiāli
Šie materiāli atšķirībā no cietsakausējumiem nesatur dārgos elementus (volframu, vanādiju,
kobaltu u.c.). Minerālkeramisko izstrādājumu izejmateriāls ir smalki dažādu vielu pulveri, to skaitā
minerāli, kas sastāv no oksīdiem, karbīdiem, nitrīdiem un tml. Kā saistvielu izmanto smalki samaltu
stiklveida sastāvu, kas pēc tilpuma nepārsniedz 1% no kopējā tilpuma. Minerālkeramisko plāksnīšu
izgatavošanas paņēmieni līdzīgi pulvermetalurģijas paņēmieniem. Minerālkeramiskie izstrādājumi
nezaudē cietību un var strādāt temperatūrās līdz 12000C. Tos lieto tīrapstrādes griezējinstrumentiem,
kas strādā bez trieciena, jo tie ir trausli.
Dimanta cietība ir ievērojami lielāka nekā cietsakausējumiem, bet nodilumizturība – desmitiem
reižu lielāka. Toties dimants ir trausls, tādēļ dimanta kristālus izmanto krāsaino metālu un
nemetāliska materiāla detaļu smalkai virpošanai, t. s. dimanta virpošanai. Dimanta karstumizturība
ir neliela, līdz 6000C temperatūrai. Griežņu izgatavošanai izmanto dimantus ar masu virs 0,3
karātiem (1 karāts – 0,2 g).
Elbors (kristāliskais bora nitrīts) pēc cietības tuvs dimantam, bet tā karstumizturība pārsniedz
12000C temperatūru, tas ir ķīmiski inerts pret oglekli. Tā unikālo īpašību kopums ļauj to ar sekmēm
izmantot rūdītu tēraudu, čugunu un citu grūti apstrādājamu materiālu tīrai un smalkai virpošanai. Ar
elbora ieliktņiem apgādātu griežņu izturība 10 reižu pārsniedz ar cietkausējuma un metālkeramikas
plāksnītēm apgādātu griežņu izturību.
Dimanta un elbora pulverus izmanto slīpripu galodu izgatavošanai, kā arī brīvā veidā pierīvēšanai
un pulēšanai.
Kontroles jautājumi
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Kādus elementus satur cietkausējumi? Kādas ir to īpašības?
Kā iedala cietkausējumus?
Kādas īpašības ir lietajiem cietkausējumiem, kāds ir to sastāvs un pielietošanas iespējas?
Kā izgatavo metālkeramiskās cietkausējumu plāksnītes, kur tās lieto?
Kādi ir minerālkeramiskie materiāli, to īpašības un pielietošana?
Dimanta un elbora īpašības un pielietošana.
41
8. ANTIFRIKCIJAS (pretberzes) MATERIĀLI
Mašīnās, mehānismos un aparātos ļoti bieži lieto slīdgultņus, kurus izgatavo no antifrikcijas
materiāliem vai sakausējumiem. Antifrikcijas materiāliem jābūt ar mazu berzes koeficientu
(attiecībā pret tēraudu), kas nodrošina labus berzes apstākļus un mazu vārpstas un gultņu nodilumu.
Eļļa labi noturas berzes zonā, ja gultņu materiāla struktūra sastāv no mīksta pamata ar vienmērīgi
izvietotiem citiem ieslēgumiem vai cieta pamata ar mīkstiem ieslēgumiem. Uz struktūras mīkstās
sastāvdaļas rēķina gultnis piestrādājas vārpstai, bet izveidojušos mikroreljefu piepilda eļļa.
Antifrikcijas materiāliem jābūt lētiem, ar lielu korozijizturību un labām tehnoloģiskām īpašībām.
Vēlams, lai tiem būtu lielāka siltumvadītspēja, pietiekami liela ilgizturība un stigrība.
Antifrikcijas materiālus var izveidot uz čuguna, krāsaino materiālu, metālkeramisko sakausējumu
un polimēru materiālu bāzes. Visraksturīgākie ir sakausējumi, kas izveidoti uz alvas un svina bāzes
– tos sauc par babītiem. Vislabākās antifrikcijas īpašību – fizikāli mehānisko īpašību un
korozijizturības kompleks ir alvas babītiem.
Slīdgultņiem, kurus lieto lielas virsmas spiediena apstākļos, par antifrikcijas materiālu izmanto
čugunu. Vislabākās antifrikcijas īpašības ir perlīta struktūras čugunam ar grafīta ieslēgumiem.
Čuguna metāliskais pamats uzņem slodzi, bet grafīts noder par ziežvielu, kas samazina berzes
koeficientu.
Par antifrikcijas materiāliem var izmantot krāsaino metālu sakausējumus, kas izveidoti uz vara un
alumīnija bāzes. No misiņiem gultņu izgatavošanai izmanto arī silīcija – svina misiņu. Arī alvas
bronzām fosfora un svina piedevas uzlabo antifrikcijas īpašības. Gultņiem izmanto arī silīcija
bronzas un svina bronzas. Tām ir liela siltumvadītspēja un stigrība, kas ļauj izmantot šos materiālus
atbildīgiem smagi slogotiem gultņiem turbīnu, dīzeļu dzinēju būvē. Arī alumīnija sakausējumiem ir
labas antifrikcijas īpašības, mazs blīvums, liela siltumvadītspēja un ķīmiskā noturība eļļās. Tos
plānā kārtiņā uzklāj uz tērauda pamata. Alumīnija un alvas sakausējumu antifrikcijas īpašības ir
tuvas babītu īpašībām.
Pulvermetalurģija dod iespēju izveidot noteiktas porainības materiālus, kurus izmanto
slīdgultņos. Parasti tos izgatavo, presējot un saķepinot dzelzs, vara un bronzas pulveri, kam
pievienots 1 – 3% grafīta. To porainība sasniedz 15 – 30%, kas nodrošina pietiekamu šķidrās
ziežvielas daudzumu berzes zonā. Metālkeramisko gultņu svarīga īpašība ir pašeļļošanās, kas notiek
uz grafīta un porās ieslēgtās eļļas rēķina. Tādējādi šos gultņus var ekspluatēt noteiktu laiku bez
papildus eļļošanas. Arvien plašāk izmanto metāla – plastmasas gultņus, kuriem porains metāls
piesūcināts ar fluroplastu. Šādi gultņi var darboties ķīmiski aktīvās vidēs.
Darba augstā temperatūrā lieto antifrikcijas materiālu, kas satur 40 – 90% grafīta un 60 – 10%
saistvielas, piemēram, fenolformaldehīdsveķus. Šādus grafitoplastus var izmantot arī elektrisko
slīdkontaktu izgatavošanai.
Par antifrikcijas materiālu var izmantot arī presētu koksni, kas piesūcināta ar
fenolformaldehīdsveķiem. Plastificēta koka un tekstolīta gultņi var darboties samērā spēcīgas berzes
apstākļos, tie labi pretojas triecienslodzēm, vibrācijām un korozijai.
Kontroles jautājumi
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Kādos gultņos lieto antifrikcijas materiālus, kāds to uzdevums?
No kādiem materiāliem izgatavo antifrikcijas materiālus?
Raksturo čugunu kā antifrikcijas materiālu.
Raksturot antifrikcijas materiālus, kas izgatavoti uz vara un alumīnija bāzes.
Antifrikcijas materiāli, kas iegūti ar pulveru metalurģijas palīdzību, to īpašības.
Plastmasas un koksnes izmantošanas iespējas slīdgultņu izmantošanā.
42
9. TĒRAUDU TERMISKĀ APSTRĀDE
Atkarībā no karsēšanas temperatūras un atdzesēšanas apstākļiem tiek šķirti šādi termiskās
apstrādes veidi: atkvēlināšana, normalizācija, rūdīšana un atlaidināšana. Tiem ir dažāds uzdevums
un tie atšķiras ar karsēšanas temperatūru, izturēšanas ilgumu šajā temperatūrā un atdzesēšanas
ātrumu. Termiskās apstrādes veids nosaka sagatavju (kalumu, lējumu u.c.) un gatavo detaļu
mehāniskās īpašības.
9.1. Tēraudu atkvēlināšana un normalizācija
Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju, kurā tēraudu sakarsē virs kritiskās
temperatūras, iztur šajā temperatūrā un tad lēni, kopā ar krāsni atdzesē. Tēraudos izveidojas stabila
(līdzsvarota) struktūra, kāda uzrādīta dzelzs – oglekļa diagrammā.
Atkvēlināšanas uzdevums ir likvidēt iekšējos spriegumus, pazemināt tērauda cietību, sasmalcināt
graudus, uzlabot apstrādājamību ar griezējinstrumentiem, samazināt ķīmiskā sastāva
neviendabīgumu, paaugstināt plastiskumu un stigrību un sagatavot tēraudu tālākai termiskai
apstrādei. Atkvēlināšanu parasti veic pirms metāla spiedienapstrādes.
Izšķir vairākus atkvēlināšanas veidus.
Pilnīgā atkvēlināšana – termiskās apstrādes veids, kurā notiek fāžu pārkristalizēšanās, tēraudu
karsējot 30 – 500C temperatūrā virs līnijas GSK (9.1.att.) un kopā ar krāsni lēni atdzesējot. Tā kā
karsēšanas temperatūra pilnīgas atkvēlināšanas laikā pārsniedz kritisko, notiek fāžu
pārkristalizēšanās, veidojas austenīta struktūra, kas dzesēšanas laikā pilnīgi pārvēršas ferīta un
cementīta maisījumā. Rupjgraudainais tērauds pilnīgas atkvēlināšanas rezultātā kļūst
smalkgraudains, atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem, kļūst mīksts un stigrs.
Nepilnīgā atkvēlināšana – termiskās apstrādes veids, kurā notiek tikai daļēja fāžu
pārkristalizēšanās, tēraudu karsējot 30 – 500C temperatūrā virs līnijas PSK. Pie šādas karsēšanas
notiek tikai perlītiskās sastāvdaļas pārkristalizēšanās.
9.1.att. Tēraudu karsēšanas temperatūru optimālie varianti atkvēlināšanai un
normalizācijai
43
Homogenizācija vai difūzijas atkvēlināšana – termiskās apstrādes veids, kurā tēraudu karsē līdz
augstām temperatūrām (1100 – 12000C), iztur 10 līdz 15 stundas un pēc tam lēni atdzesē. Šo
apstrādes veidu lieto, lai lielos tērauda lējumos izlīdzinātu ķīmisko sastāvu.
Tērauda normalizācija. Par normalizāciju sauc termiskās apstrādes operāciju, kurā tēraudus
sakarsē virs līnijas GSE, iztur šajā temperatūrā un tālāk atdzesē gaisā. Normalizācija no
atkvēlināšanas atšķiras galvenokārt ar dzesēšanas apstākļiem – dzesēšana gaisā notiek ar lielāku
ātrumu.
Dažkārt tēraudu termisko apstrādi pabeidz ar normalizāciju, jo tās rezultātā iegūst vajadzīgās
īpašības, piemēram, tēraudiem ar vidēju oglekļa saturu tā var aizstāt rūdīšanu un augsto
atlaidināšanu. Normalizē detaļu struktūru pēc kalšanas un štancēšanas, likvidē pārkarsēšanas sekas,
detaļas metinot, un noņem spriegumus metinātajā šuvē, uzlabo apstrādājamību ar griešanu.
Vārds „normalizācija” norāda uz to, ka tēraudi pēc šīs apstrādes iegūst normālu, attiecīgai detaļu
partijai viendabīgu, smalkgraudainu struktūru; perlīta plāksnītes kļūst sīkas.
9.2. Tēraudu rūdīšana
Par rūdīšanu sauc termiskās apstrādes operāciju, kurā tēraudus sakarsē virs līnijas GSK (9.2.att.),
iztur šajā temperatūrā un strauji atdzesē ar ātrumu, kas nav mazāks par dotā materiāla kritisko
rūdīšanas ātrumu. Lai iegūtu martensītu, rūdīšanai pakļauj tēraudus ar oglekļa saturu virs 0,25%.
Rūdīšanas mērķis – iegūt tēraudu ar lielu cietību, stiprību, nodilumizturību, kura paaugstina
detaļu un instrumentu ekspluatācijas drošumu un darba mūžu. Rūdīšanas kvalitāte atkarīga no
karsēšanas ātruma un temperatūras, izturēšanas ilguma un atdzesēšanas ātruma.
Karsēšanas ātrumam ir liela nozīme, karsējot lielus izstrādājumus, jo pieaug temperatūras
starpība starp izstrādājuma iekšējām un ārējām daļām. Jāievēro arī tēraudu ķīmiskais sastāvs un
siltumvadītspēja, kura krasi samazinās leģētiem tēraudiem. Tāpēc nav iespējams norādīt noteiktu
karsēšanas ātrumu visiem tēraudiem.
Karsēšanas temperatūras izvēli nosaka šādi faktori (9.2.att.). Ja tēraudiem ar oglekļa saturu līdz
0,8% noteiktu zemāku karsēšanas temperatūru, tad struktūrā saglabātos mīkstie ferīta ieslēgumi, kas
pazemina cietību.
9.2.att. Tēraudu karsēšanas temperatūras optimālie intervāli rūdīšanai un atlaidināšanai
44
Izturēšana pēc sakarsēšanas līdz vajadzīgai temperatūrai ir nepieciešama, lai panāktu caursilšanu
visā šķērsgriezumā. Šim nolūkam praksē tiek pieņemta 1/4 līdz 1/5 no karsēšanas laika.
Atdzesēšanas ātrumam jābūt tādam, lai no austenīta iegūtu martensītu.
Lai iegūtu martensītu, nepieciešami lieli dzesēšanas ātrumi, ko nodrošina dažādas vides.
9.1.tabula
Dzesēšanas ātrums dažādās rūdīšanas vidēs
Rūdīšanas vide
Ūdens 180C
Ūdens 500C
Ūdens 740C
10% vārāmās sāls
šķīdums 180C
Eļļas emulsija ūdenī
Minerāleļļa
Dzesēšanas ātrums (0/S) temperatūru intervālā
300...2000
650...5500
600
270
100
270
30
200
1100
300
70
150
200
30
Ar atdzesēšanas ātrumu cieši saistīts norūdītā slāņa dziļums. Nelieliem un plāniem
izstrādājumiem atdzišanas ātrums malā un vidū ir vienāds. Pieaugot izstrādājuma biezumam,
atdzišana iekšējos slāņos notiek lēnāk un metāls nenorūdās. Tāpēc izstrādājuma ārējos slāņos būs
lielāka cietība.
Tēraudu spēju norūdīties noteiktā dziļumā sauc par caurrūdīšanos. Caurrūdīšanās ir atkarīga no
tēraudu sastāva. Vismazākā caurrūdīšanās piemīt oglekļa tēraudam: paraugiem ar diametru virs 10
mm jau novērojama neviendabīga struktūra un īpašības.
Virsmas rūdīšana ir termiskās apstrādes operācija, kurā izstrādājums tiek norūdīts noteiktā
dziļumā. To panāk, sakarsējot tikai tēraudu virskārtu līdz rūdīšanas temperatūrai un strauji
atdzesējot. Izstrādājuma serdes daļa nepaspēj sakarst un pēc atdzesēšanas saglabājas stigra, izturīga
pret triecieniem. Praksē detaļu virskārtas karsēšanai visbiežāk tiek izmantota augstfrekvences
strāva.
Izstrādājumu ievieto vara spirālē, kurai cauri plūst augstfrekvences strāva. Šī strāva rada ap
spirāli spēcīgu mainīgu magnētisko lauku, kas detaļā inducē virpuļstrāvas, kuras koncentrējas tikai
virskārtā un sakarsē to noteiktā dziļumā. Tālāk seko detaļās dzesēšana.
Jo lielāka strāvas frekvence, jo mazāks ir sakarsētās virsmas biezums. Nocietināmās virskārtas
biezumu atkarībā no darba apstākļiem izvēlas robežās no 1,5 līdz 5 mm.
50 līdz 60 KHz – 1 mm; 15 KHz – 2 mm; 4 KHz – 4 mm.
Augstfrekvences rūdīšanas priekšrocības: virskārta ir kvalitatīva un cieta, vienmērīga ir pāreja uz
nerūdīto daļu, mazāka ir norūdīto detaļu deformācija, procesu var automatizēt.
9.3. Tēraudu atlaidināšana
Par atlaidināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju, kurā rūdītus tēraudus sakarsē zem līnijas
PSK (9.2.att), iztur šajā temperatūrā un dzesē ar noteiktu ātrumu. Atlaidināšana ir termiskās
apstrādes noslēdzošā operācija, kuras rezultātā tēraudi iegūst vajadzīgās mehāniskās īpašības un
atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem. Tēraudu īpašības galvenokārt nosaka atlaidināšanas
temperatūra. Atkarībā no tās izšķir 3 atlaidināšanas veidus.
Zemā atlaidināšana notiek, karsējot rūdītu tēraudu līdz 2500C temperatūrai ar sekojošu
atdzesēšanu gaisā. Pie šādas termiskās apstrādes samazinās iekšējie spriegumi un veidojas struktūra,
ko sauc par atlaidināšanas martensītu. Tādā veidā bez ievērojamas cietības samazināšanās
paaugstina stiprību un nedaudz arī stigrību. Zemajai atlaidināšanai pakļauj griezējinstrumentus un
mērinstrumentus (HRC 60÷65).
45
Vidējā atlaidināšana notiek 350 līdz 5000 C temperatūrā. Tā nodrošina visaugstāko elastības
robežu un nedaudz paaugstina stigrību, tādēļ vidējo atlaidināšana tiek lietota atsperu termiskai
apstrādei (HRC 40÷50).
Augstā atlaidināšana notiek, karsējot tēraudus 600 līdz 6500 C temperatūrā. Augstā
atlaidināšana pilnīgi likvidē iekšējos spriegumus un ievērojami palielina stigrību. Cietība un stiprība
pazeminās, tomēr tās ir lielākas nekā pēc normalizācijas (HRC 20÷30). Tātad augstā atlaidināšana
dod iespēju panākt labāku tēraudu stiprības un stigrības attiecību. Atbildīgu mašīnu elementu
termiskajā apstrādē ļoti plaši izmanto rūdīšanu kopā ar augsto atlaidināšanu. Šo komplekso apstrādi
sauc par tēraudu uzlabošanu. Atlaidināšanas veidu izvēlas atkarībā no tā, kādas mehāniskās īpašības
vēlamies iegūt.
Vecināšana. Pēc zemās atlaidināšanas daļa iekšējo spriegumu paliek materiālā. Laika gaitā tie
pamazām izzūd, rodas nelielas detaļu formas un izmēru izmaiņas. Iekšējo spriegumu izzušana
istabas temperatūrā ir ilgstoša (vairākas diennaktis) un to sauc par dabisko vecināšanu. Lai detaļu
un instrumentu izmēri ar laiku nemainītos, tie tiek pakļauti mākslīgai vecināšanai. Tās būtība ir
šāda: detaļas tiek sakarsētas līdz 100 – 1500 C temperatūrai un izturētas šajā temperatūrā 18 – 35
stundas. Šādā temperatūrā visi procesi noris straujāk – izzūd iekšējie spriegumi un izmēri
stabilizējas.
Kontroles jautājumi
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Kādam nolūkam lieto atkvēlināšanu?
Kas ir tēraudu normalizācija?
Kādam nolūkam lieto rūdīšanu?
Kādi ir virsmas rūdīšanas veidi?
Atlaidināšanas veidi atlaidināšanas mērķis.
Kas ir vecināšana?
46
10. ĶĪMISKI TERMISKĀ APSTRĀDE
Par ķīmiski termisko apstrādi sauc virskārtas piesātināšanu ar kādu elementu, kā rezultātā mainās
tērauda ķīmiskais sastāvs un struktūra. Veicot šo apstrādi, tērauds tiek sakarsēts līdz noteiktai
temperatūrai vidē, kas izdala piesātināmo elementu, izturēts noteiktu laiku šajā temperatūrā un
atdzesēts. Ķīmiski termiskā apstrāde sastāv no trim vienlaicīgiem procesiem.
1. Veidojas aktīvi ķīmiskā elementa atomi.
2. Izstrādājuma virsma piesaista aktīvos atomus (absorbcija).
3. Piesaistītie atomi no virskārtas pārvietojas tā iekšienē(difūzija).
Visizplatītākie ķīmiski termiskās apstrādes veidi ir cementēšana, nitridēšana, cianēšana un
difūzijas metalizācija.
Cementēšana. Par cementēšanu sauc procesu, kurā mazoglekļa (C< 0,2%) tērauda detaļu
virskārta tiek piesātināta ar oglekli, lai pēc rūdīšanas un atlaidināšanas zemās temperatūrās detaļām
būtu cieta un nodilumizturīga virsma, bet stigra vidusdaļa
Pastāv divi cementēšanas veidi: cementēšana ar cieto karbonizatoru un cementēšana ar gāzi.
Cementēšanai ar cietiem karbonizatoriem lieto bērza kokogļu maisījumu ar ogļskābiem sāļiem –
karbonātiem (BaCO3, Na2 CO3, K2CO3, CaCO3 u.c.)
Detaļas cementēšanai ievieto dzelzs skārda kastēs un apber ar karbonizatoru. Kastes noslēdz ar
vāku un spraugas rūpīgi aizsmērē ar mālu, pēc tam novieto krāsnī un iztur 5...10 h temperatūrā
(930...9500 C).
Sakarstot ogles klātbūtnē, ogļskābais bārijs 9000 C temperatūrā sairst pēc reakcijas
BaCO3 +C – BaO + 2CO.
Rezultātā pietiekamā daudzumā veidojas oglekļa dioksīds, kas, saskaroties ar dzelzi, piesātina
virskārtu ar skābekli un oglekli. Virskārtas skābeklis reaģē ar oglekļa dioksīdu vai ogles oglekli un
attiecīgi veido CO2 vai CO gāzi, bet ogleklis difundē detaļas dziļumā; rezultātā paaugstinās oglekļa
koncentrācija austenītā, un tālāk, sasniedzot šķīdības robežu, veidojas cementīts:
3Fe + C – Fe3C.
Tādējādi īstenā cementējošā viela cementēšanā ar cieto karbonizatoru ir oglekļa oksīds CO.
Necementējamās virsmas izolē no karbonizatora, pārklājot tās ar speciāla sastāva ziedi.
Cementēšanas dziļums atkarīgs no detaļas izturēšanas ilguma un temperatūras, parasti tas ir 0,5...3
mm. Parasti cementēto detaļu virskārta satur 0,95...1,1% C.
Cementēšanā ar gāzi karbonizatori ir dažādas gāzes un to maisījumi: dabasgāze, deggāze,
ģeneratoru gāze u.c. To sastāvā ietilpst ogļūdeņraži, no kuriem sevišķa nozīme ir metānam CH4.
Cementēšanu ar gāzi izpilda nepārtrauktas darbības noslēgtās bezmufeļkrāsnīs (nepārtrauktā
cementējošās gāzes plūsmā un 900...9500 C temperatūrā).
Cementēšanai ar gāzi salīdzinājumā ar cementēšanu cietos karbonizatoros ir šādas priekšrocības:
ātrāks process (2...3 reizes), darba vietas tīrība, iespēja labāk vadīt procesu, tos mehanizēt un
automatizēt.
Cementētās detaļas pakļauj vienreizējai vai divreizējai rūdīšanai un zemai atlaidināšanai.
Vienreizēju rūdīšanu ar karsēšanu līdz 820...8500 C temperatūrai visbiežāk lieto dabiski
smalkgraudainiem tēraudiem, kam ilgstoša izturēšana karstās cementēšanas krāsnīs neizsauc
austenīta graudu lielu augšanu. Tāda rūdīšana nodrošina daļēju pārkristalizāciju un detaļas serdes
daļas graudu sasmalcināšanos, kā arī cementētās kārtas graudu sasmalcināšanos un pilnu rūdīšanu.
Pēc cementēšanas ar gāzi bieži rūdīšanu veic tieši no cementācijas krāsns pēc detaļu atdzesēšanas
līdz 840...8600 C temperatūrai.
Nitridēšana ir detaļas virskārtas piesātināšana ar slāpekli, lai iegūtu augstu cietību, paaugstinātu
berzes noturību un pretestību agresīvām vidēm. Nitridēšana pamatojas uz aktīva slāpekļa
izdalīšanos, disociējot (sadalot) amonjaku:
2NH3 – 2N + 3H2.
Nitridē leģētos tēraudus, kas satur alumīniju, titānu, volframu, molibdēnu vai hromu, jo oglekļa
tēraudu nitridēšana nedod vajadzīgo cietību. Pirms nitridēšanas detaļas pakļauj rūdīšanai un augstai
atlaidināšanai, uzlabo to mehāniskās īpašības.
47
Nitridēšanu veic krāsnīs 500...6000 C temperatūrā. Aktīvais slāpeklis, kas izdalās, amonjakam
sadaloties, difundē virskārtā un kopā ar dzelzi un iepriekš minētajiem leģējošiem elementiem veido
ļoti cietus ķīmiskus savienojumus – nitrīdus.
Nitridēšana 0,2...0,5 mm dziļumā ilgst 25...60 h, tas ir nitridēšanas galvenais trūkums. Tomēr
salīdzinājumā ar cementēšanu ir virkne priekšrocību. Karsēšanas temperatūra ir salīdzinoši zema,
nitridētās kārtas cietība pēc Vikersa sasniedz 1100...1200 (cementētai un rūdītai virsmai –
800...900), bet tās trauslums ir mazāks nekā cementētam un rūdītam materiālam. Nitidētiem
izstrādājumiem ir paaugstināta pretestība korozijai un nogurumam. Tāpēc nitridēšanu plaši lieto
tērauda un čuguna detaļām (zobratiem, kloķvārpstām, iekšdedzes dzinēju cilindriem u.c.).
Nitridēšana izraisa detaļu izmēru palielināšanos, tādēļ pēc nitridēšanas tos pakļauj tīrai slīpēšanai,
noņemot 0,02...0,03 mm kārtiņu.
Cianēšana. Par cianēšanu sauc detaļas virsmas piesātināšanu vienlaikus ar oglekli un slāpekli, ko
izdara šķidrā vai gāzveida vidē.
Cianēšanu šķidrā vidē izdara vannā ar cianīdu kausējumu (NaCN, KCN, Ca(CN)2 u.c.)
temperatūrā, kas nodrošina to sadalīšanos ar aktīvu C un N atomu izdalīšanos.
Cianēšanu zemā temperatūrā (550...6000 C) lieto ātrgriezējtērauda instrumentiem, lai
paaugstinātu to izturību, un to veic tīros cianīdu (NaCN + KCN) kausējumos. Cianēšanu augstā
temperatūrā (800...8500 C) notiek vannās, kas satur 20...40% cianīdu kopā ar neitrāliem sāļiem
NaCl, Na2CO3 u.c.(vannas kušanas temperatūras paaugstināšana). Cianēšana šķidrā vidē ilgst no 5
min līdz 1 h. Cianēšanas dziļums – 0,2...0,5 mm.
Pēc cianēšanas detaļas pakļauj rūdīšanai un zemai atlaidināšanai. Cianēšanu līdzīgi cementācijai
lieto dažādiem izstrādājumiem, pie tam detaļu samešanās ir ievērojami mazāka, bet izturība pret
berzi un korozijizrurība – daudz augstāka. Cianēšanas šķidrā vidē trūkums ir cianīdu indīgums, kā
arī tā augstās izmaksas.
Cianēšanā ar gāzi atšķirībā no cementācijas ar gāzi cementējošo gāzi papildina amonjaks, kas
veido aktīvus slāpekļa atomus. Cianēšanu ar gāzi iedala zemā un augstā temperatūrā. Cianēšana ar
gāzi zemā temperatūrā (500...7000C) galvenokārt tēraudā difundē slāpeklis (veidojot nitrīdus), bet
ogleklis difundē nedaudz. Šo paņēmienu, tāpat kā cianēšanu šķidrā vidē zemā temperatūrā, lieto
ātrgriezējtērauda instrumentu apstrādei. Cianēšanu ar gāzi augstā temperatūrā (800...8500C) tēraudā
galvenokārt difundē ogleklis; veidojas austenīts, ko var rūdīt.
Cianēšanā ar gāzi, ko sauc arī par nitrocementāciju, nav nepieciešams izmantot indīgos sāļus, kā
arī iespējams apstrādāt daudz lielāka izmēra detaļas.
Difūzijas metalizācija. Visizplatītākie veidi ir alitēšana, hromēšana, silicēšana.
Alitēšana ir virsmas piesātināšana ar alumīniju, kas ar dzelzi veido cietu šķīdumu. Šo paņēmienu
lieto detaļām, kas strādā paaugstinātās temperatūrās (caurules, aizvari u.c.), jo tas ievērojami
paaugstina karstumizturību (10000C).
Dīfūzijas hromēšanu izdara pulverveida maisījumos, kas sastāv no ferohroma un šamota,
saslapināta ar sālsskābi, vai gāzes vidē, kur sadalās hroma hlorīda CrCl2 tvaiki. Hromēšanu lieto
tēraudiem ar oglekļa saturu līdz 0,2%. Mazoglekļa tēraudos hromētais slānis nedaudz paaugstina
cietību, bet tam ir liela stigrība, kas ļauj hromētas detaļas deformēt (velmēt, nosēdināt). Hromētām
detaļām ir augsta korozijizturība dažādās agresīvās vidēs (slāpekļskābē, jūras ūdenī u.c.). Tas ļauj ar
tām aizvietot detaļas no deficītiem augsthroma tēraudiem.
Silicēšana
ir tērauda izstrādājumu virskārtas piesātināšana ar silīciju, kas paaugstina
korozijizturību un noturību pret eroziju jūras ūdenī, slāpekļskābē, sērskābē un sālsskābē. To lieto
ķīmiskās rūpniecības detaļu apstrādei.
48
Kontroles jautājumi
1) Kāds ir tērauda detaļu ķīmiski – termiskās apstrādes mērķis?
2) Kas ir tērauda detaļu cementēšana, kā to veic, kādas vielas izmanto?
3) Kādēļ pēc tērauda detaļu cementēšanas jāveic rūdīšana?
4) Kā izmainās detaļas īpašības pēc cementēšanas?
5) Kas ir tērauda detaļu nitridēšana? Kā to veic, kādas vielas izmanto?
6) Kā izmainās tērauda detaļu īpašības pēc nitridēšanas?
7) Kas ir tērauda detaļu cianēšana, kā to veic, kādas vielas izmanto?
8) Kā notiek detaļu alitēšanas process, ar kāda metāla atomiem piesātina virsmu?
9) Kā veic detaļu difūzijas hromēšanu? Kā izmainās detaļas īpašības?
10) Kā izmainās detaļas īpašības pēc silicēšanas?
49
11. NEMETĀLISKIE MATERIĀLI
11.1. Polimēru materiāli
Tehnikā bez metāliskajiem materiāliem plaši tiek lietoti nemetāliskie materiāli, no kuriem
galvenā nozīme ir polimēru materiāliem. Izšķir dabiskos (kokvilna, āda, dabiskais kaučuks) un
mākslīgos (sintētiskos) polimērus. Par sintētiskajiem materiāliem sauc vielas, kuras iegūtas
vienkāršu organisku un neorganisku vielu sintēzē. Polimēru materiāli sastāv no struktūras
elementiem – monomēriem. Monomēri savienojoties veido lineāras, sazarotas vai telpiskas
molekulas. Polimēriem var būt divi fāzes stāvokļi – amorfais un kristāliskais.
Atkarībā no karsēšanas polimērus iedala termoplastiskajos (termoplasti) un termoreaktīvos.
Termoplasti karsējot kļūst mīksti, ar labu plūstamību, bet atdzesējot sacietē. Tos var atkārtoti
pārstrādāt, metināt, un šķīst dažādos šķīdinātājos. Termoreaktīvie polimēri karsējot nekļūst mīksti,
šķīdinātājos nešķīst un atkārtoti pārstrādāt tos nevar.
Uz polimēru bāzes ir radīti sintētiskie materiāli – plastmasas. Lai uzlabotu fizikāli mehāniskās
īpašības, plastmasām pievieno pildvielas, stabilizatorus, plastifikatorus, krāsvielas u.c.
Plastmasu īpašības ir atkarīgas no atsevišķo komponentu sastāva, izvietojuma un daudzuma
attiecības, kas ļauj plašās robežās mainīt šīs īpašības. Plastmasas ir ar relatīvi mazu blīvumu,
smagākā – ftuoroplasts – 2,2 g/cm3. Plastmasām ir zema elektrovadītspēja. Daudzas no tām ir labi
dielektriķi, un tās lieto elektrotehnikā, radiotehnikā kā izolācijas materiālu. Izturības robeža
plastmasām ir zemāka nekā metāliem, bet, rēķinot uz svara vienību (īpatnējā izturības robeža
s/g), tā ir augstāka. Plastmasu trūkumi ir zemā siltumnoturība, nelielais elastības modulis (10 –
100 reižu mazāks nekā metāliem) un stigrība. Dažas plastmasas noveco, zaudējot sākotnējās
īpašības.
11.2. Termoplastiskās plastmasas
Termoplastisko plastmasu pamatā ir lineārie vai sazarotie polimēri. Tās izgatavo organisko stiklu
augstfrekvences dialektriķu, ķīmiski noturīgu materiālu, plēvju un šķiedru veidā. Šiem materiāliem
ir ierobežota darba temperatūra (60...700C) un samērā zemas mehāniskās īpašības.
Polietilēns ir etilēna polimerizācijas produkts. Polietilēna īpašības ir atkarīgas no iegūšanas
paņēmiena. Jo lielāks blīvums, jo labākas polietilēna mehāniskās īpašības un lielāka siltumnoturība.
Maza blīvuma polietilēns ir plastiskāks un ar mazāku stiprību. No polietilēna izgatavo tvertnes,
radiotehnikas detaļas, caurules, plēves un augstfrekvences kabeļu izolāciju.
Polipropilēns ir polimērs ar lielu molekulu masu un augstu kristalizācijas pakāpi (56...63%), tam
piemīt lielāka siltuma noturība (līdz 1500C), bet daudz zemāka sala noturība (-15...-200C).
Polipropilēnu izmanto cauruļu, armatūru, nelielu mašīnu aparātu detaļu, trauku, sadzīves
priekšmetu un izolācijas materiālu izgatavošanai.
Polistirols ir ciets stigrs un caurspīdīgs amorfs polimērs. To viegli var iekrāsot un pārstrādāt
lokšņu veidā. Polistirols labi šķīst šķīdinātājos un ir noturīgs pret skābju iedarbību. Taču tajā viegli
veidojas plaisas, tās ātri noveco, lai palielinātu polistirola stigrību, tam pievieno 10...15% sintētiskā
kaučuka, iegūstot triecienizturīgu polistirolu. No polistirola izgatavo dažādas aparātu detaļas,
mašīnu korpusa detaļas, foto piederumus un traukus.
Fluoroplasts-3 (politrifluorhloretilēns) ir kristālisks polimērs ar lielu ķīmisko noturību un
labām elektroizolācijas īpašībām. Lēni atdzesētā fluoroplastā-3 var sasniegt augstu kristalizācijas
pakāpi – 80...85%, bet strauji atdzesētā – 30...40%, darba temperatūras intervāls ir no -1500C līdz
+1000C. Fluoroplastu-3 izmanto kā zemfrekvences dielektriķi, no izgatavo korozijizturīgas
caurules, membrānas, vārstus un pārklāj metālu izstrādājumu virsmas.
Polivinilhlorīdam ir labas mehāniskās īpašības un liela noturība pret minerālskābju, sārmu un
sāls šķīdumu iedarbību. Tam piemīt šādi trūkumi: ūdenī uzbriest, maza triecienstingrība, maza
siltumnoturība un liels termiskās izplešanās koeficients. No polivinilhlorīda ar ekstrūzijas,
presēšanas, spiedliešanas, metināšanas un mehāniskās apstrādes paņēmieniem izgatavo caurules,
50
armatūras detaļas, tvertnes un metinātas korpusu detaļas. Plastificētu polivinilhlorīdu izmanto
piedziņas siksnu, transportlenšu (uz auduma pamata), sūkņu blīvju, sadzīves priekšmetu, linoleju un
plēvju ražošanai.
Organiskais stikls (polimetilmetakrilāts) ir caurspīdīgs amorfs polimērs. No silikātu stikliem
tas atšķiras ar mazu īpatnējo svaru, elastību un ultravioleto staru labu caurlaidību. Organiskais stikls
800 C temperatūrā kļūst mīksts, bet 105...1500 C temperatūrā – plastisks un viegli deformējams, kas
ļauj no tā izgatavot dažādas formas detaļas. Organiskā stikla trūkums ir maza virsmas cietība un
maza siltumnoturība. Organisko stiklu izmanto aviācijā, automobiļu rūpniecībā un apgaismes
ķermeņu ražošanā. No tā izgatavo caurspīdīgus aizsargus darba drošības iekārtām.
Poliamīdi – plastmasu grupa, pie kuras pieder kaprons, neilons, dederons, lavsāns u.c. Tie ir cieti
kristāliski polimēri ar lielu elastību un mazu berzes koeficientu, kas noturīgi pret eļļu un benzīna
iedarbību. Vienas orientācijas gadījumā iegūst poliamīdu šķiedru, diegus un plēves. Poliamīdiem ir
maza sala noturība un higroskopiskums. Mazais berzes koeficients (f<0,05) un lielā pretestība
triecieniem un vibrācijām ļauj poliamīdus izmantot par gultņu materiālu. No poliamīdiem izgatavo
zobratus, čaulas, skrūves, eļļas-benzīna vadus, hidrosistēmu blīves un citas aparātu mašīnu detaļas.
No tiem izgatavo arī lielas stiprības šķiedru, diegus un plēves. Poliamīdu diegus plaši izmanto riepu
kordauduma, virvju, zvejas tīklu, sadzīves priekšmetu un apģērbu izgatavošanai. No poliamīdiem
izstrādājumus izgatavo ar spiedliešanu, ekstrūziju, izpūšanu, izvilkšanu un mehānisko apstrādi.
11.3. Termoreaktīvās plastmasas
Termoreaktīvajās plastmasās par saistvielu izmanto termoreaktīvos sveķus, kam dažreiz piejauc
plastifikatorus, cietinātājus un šķīdinātājus. Saistvielām jābūt ar labām līmēšanas (adhēzijas)
spējām, lielu siltumnoturību un ķīmisko noturību, labām elektroizolācijas īpašībām, nelielu
sarukumu un vienkāršu pārstrādes tehnoloģiju. Sveķi salīmē atsevišķus pildvielas slāņus un
šķiedras, vienlaikus uzņemot slodzi, tādēļ pēc sacietēšanas jābūt ar pietiekami lielu stiprību.
Plastmasu ražošanā plaši izmanto fenolformaldehīdsveķus, epoksīdsveķus, nepiesātinātus
poliesterus un dažādas to modifikācijas. Vislielākā adhēzijas spēja ir epoksīda saistvielām, kas ļauj
iegūt armētu plastmasu ar labām mehāniskajām īpašībām.
Termoreaktīvās plastmasas no termoplastiskajām atšķiras ar to, ka tām nav superelastīgā un
viskozi tekošā stāvokļa, to siltumnoturība ir lielāka, uzbriedums neliels, tās nešķīst un fizikāli
mehāniskās īpašības ir pastāvīgas visā ekspluatācijas temperatūras intervālā. Tās pakļaujas tikai
vienreizējai pārstrādei.
Termoreaktīvajām plastmasām ir komplicēts sastāvs: bez saistvielām (sveķiem) tajās ietilpst arī
pildvielas, kas var būt pulverveida, šķiedrviela vai slāņainas.
Plastmasas ar pulverveida piedevām. Par pildvielām izmanto organisko vielu (koka, miltu,
celulozes) un minerālu (kvarca, talka, cementa, vizlas, grafīta) pulverus. Plastmasām ar pulverveida
piedevām ir samērā zemas mehāniskās īpašības un maza triecienstingrība. No
fenolformaldehīdsveķiem un organiskajām pildvielām izgatavo prespulverus, kurus presējot ražo
dažādas aparātu detaļas, elektroarmatūras un citus mazslogotus izstrādājumus. Lai izgatavotu
detaļas ar lielāku siltumnoturību, izmanto plastmasas ar azbesta miltu piedevām. Minerālu
pildvielas padara plastmasas ķīmiski noturīgas, uzlabo elektroizolācijas īpašības. Kvarca un azbesta
milti kopā ar silīcijorganisko saistvielu palielina plastmasas siltumnoturību. Plastmasas ar
epoksīdsveķu bāzi plaši izmanto mašīnbūvniecībā dažādu izvilkšanas un formēšanas štanču,
instrumentu, apstrādes, montāžas un kontroles ierīču korpusu, liešanas modeļu un cita aprīkojuma
izgatavošanai.
Plastmasas ar šķiedrveida pildvielām – voloknīti sastāv no termoreaktīvajiem sveķiem ar
šķiedrveida pildvielām – kokvilnas izsukām, azbesta un stikla šķiedrām. No voloknīta gatavo
detaļas ar paaugstinātu triecienizturību, piemēram, rotorus, vadčaulas, spararatus un atbalstus.
Azbesta voloknītiem ir labas elektroizolācijas īpašības pat temperatūrās līdz 2000 C. No tiem
gatavo elektromašīnu kolektorus un kontaktu paneļus, kā arī izmanto par bremžu materiālu
automobiļos, celšanas iekārtās u.c.
51
Stikla voloknīti sastāv no termoreaktīvās saistvielas ar stikla šķiedras pildvielu, kas var būt gan
īsa, gan arī nepārtraukta. Īsas stikla šķiedras izmantošana ļauj no stikla voloknīta presēt sarežģītas
formas elektrotehniskas detaļas (spoļu karkasus), mašīnbūvniecības detaļas (vārstus, sūkņu
starplikas), aparātu korpusus, laivu un automobiļu virsbūves.
Stikla voloknītiem ar orientētu garu šķiedru ir liela stiprība, tos var izmantot temperatūrā līdz
2000 C. Stiklplastus var izmantot kā karstuma noturīgu aizsargpārklājumu temperatūrās līdz 100000
C. Tā, piemēram, raķetes sprauslā temperatūrā īsā laikā (15...20s) sasniedz 3200...40000 C, bet,
atgriežoties zemes atmosfērā, raķetes korpusa virskārta sakarst līdz 11000...160000 C. Šādos
apstākļos polimēru materiāli noder karstumizturīgu pārklājumu izveidošanai. To var izskaidrot ar
polimēru materiālu mazo siltumvadītspēju: īslaicīgās augstās temperatūrās virskārta apogļojas, bet
iekšējie slāņi paliek neskarti. Šķiedrviela pildvielas neļauj polimēru materiālam plaisāt, ja
temperatūra strauji mainās. Visaugstākā karstumnoturība (2500...30000C) ir fenoplastiem ar stikla
šķiedru pildvielu.
Slāņainās plastmasas sastāv no sveķu saistvielas un lokšņu pildvielu slāņiem. Atkarībā no
pildvielas veida ir šādas slāņainās plastmasas; genitakss (pildviela – papīrs), tekstolīts (pildviela –
kokvilnas audums), azbotekstolīts (pildviela – azbesta audums), stikla tekstolīts (pildviela – stikla
šķiedru audums) un koksnes slāņainais plasts (DCП; pildviela – koksnes skaidas). No slāņainām
plastmasām izgatavo gan lielu izmēru detaļas (laivu un kuteru korpusus), gan arī atbildīgas mašīnu
detaļas (zobratus, slīdgultņus). Par saistvielu galvenokārt izmanto fenolformaldehīdsveķus. Labo
mehānisko īpašību dēļ no slāņainām plastmasām visplašāk izmanto stikla tekstolītu. Tas ir
siltumizturīgs ar labām elektroizolācijas īpašībām, ķīmiski noturīgs un triecienizturīgs. Stikla
tekstolīta detaļās svarīgi, lai stikla auduma pamatdiegi būtu orientēti paralēli stiepes spēka darbības
virzienam. Stikla tekstolīts ir konstrukciju materiāls, no kura izgatavo slogotas detaļas, dažādās
tehnikas nozarēs, piemēram, lidmašīnu nesošās detaļas, automobiļu kabīnes, autocisternas, laivu un
kuģu korpusus, mašīnu korpusus un apvalkus, caurules, tvertnes un citus izstrādājumus.
Ar gāzi pildītie polimēru materiāli ir neviendabīgi, tie sastāv no cietām plānām sieniņām ar
gāzveida pildījumu. Šos materiālus iedala putuplastos, kuru poras pildītas ar gāzi un nav savā
starpā savienotas, un porplastos ar savienotām porām. Šiem materiāliem ir labas siltuma un skaņas
izolācijas īpašības, tos izmanto celtniecībā, aukstumtehnikā, lidmašīnu un kuģu būvē, kā arī laivām,
pontoniem un glābšanas līdzekļiem.
Putu struktūras veidošanos panāk, ievadot polimērā speciālu vielu (poroforu), kas sakarstot izdala
gāzi, caurpūšot šķidrus sveķus ar gaisu vai slāpekli, vai arī pašputošanos, kad šķidro komponentu
mijiedarbības rezultātā veidojas cieta masa un vienlaikus izdalās gāze.
Visplašāk ražo putu polistirolu un putu polivinilhlorīdu, bet no termoreaktīvajiem sveķiem –
putu poliuretānu un putu poliepoksīdu.
11.4. Gumija
Gumiju iegūst, kaučukam pievienojot sēru un iegūto masu uzkarsējot līdz 145...1500 C. Šo
karsēšanas procesu sauc par gumijas vulkanizāciju. Gumijas īpašības ir atkarīgas no tai
pievienotajām piedevām. Ja sēra saturs gumijā ir 1...5%, tad tā ir ļoti elastīga, bet sēra saturs 30%
noved pie pilnīgas gumijas elastības zuduma (veidojas ebonīts). Lai gumijai būtu lielāka
nodilumizturība, tai pievieno oglekli (kvēpus).
Pēc pielietojuma izšķir:
Vispārīgās nozīmes gumijas izstrādājumus, kas var strādāt ūdenī, gaisā, vājos sārmu un
skābju šķīdumos;
Speciālas nozīmes gumijas izstrādājumos, kas var strādāt kontaktā ar eļļām, degvielām,
izturēt paaugstinātas temperatūras un ķīmiski agresīvu vielu iedarbību.
Gumiju izmanto riepu konstrukcijā, kā arī dažādu blīvslēgu, cauruļu, piedziņas siksnu, elektrisko
kabeļu izolācijas, gumijas paklāju un citu izstrādājumu izgatavošanai.
Kaučuks labi šķīst benzīnā. Gumijas līmi gatavo, izšķīdinot kaučuku benzīnā vai kādā citā
šķīdinātājā.
52
11.5. Koksne
Koksni plaši lieto tautsaimniecībā gan kā lielisku materiālu dažādu izstrādājumu izgatavošanai un
ķīmiskajai pārstrādei, gan kā kurināmo siltumenerģijas ieguvei.
Koksnei ir pietiekami liela stiprība, tā iepriekš ir jāizžāvē līdz 18...22% mitrumam, jo, izmantojot
mitru koksni detaļu izgatavošanā, notiks tās izmēru maiņa un plaisāšana. Normālos apstākļos
koksne žūst apmēram 12 mēnešus.
Koksnes trūkumi ir:
koksnes mitrums ir atkarīgs no apkārtējās vides mitruma un tam mainoties, mainās arī
koka izstrādājuma forma un izmēri;
koksne ir pakļauta dažādu mikroorganismu iedarbībai;
ugunsnedrošība;
mehānisko īpašību izmaiņas atkarībā no slodzes pielikšanas virziena.
Pēc šķērsgriezuma izmēriem zāģmateriālus iedala:
dēļos, kuru platums ir lielāks par dubultotu biezumu;
latās, kuru platums ir mazāks par dubultotu biezumu;
brusās, kuru platums un biezums ir lielāki par 100 mm.
Visplašāk mašīnbūvē lieto priedes koksni. Egli izmanto mazāk atbildīgu detaļu izgatavošanai, bet
liektu detaļu izgatavošanai izmanto lapu kokus – ozolu, bērzu.
11.6. Blīvju un starpliku materiāli
Lai noblīvētu atstarpes starp savienotām metāla detaļām ievieto blīvju un starpliku materiālus.
Parasti izmanto šādus materiālus: fibru, paronītu, azbestu.
Fibra ir no presēta poraina papīra iegūts ciets, lokans un elastīgs materiāls, kuru izmanto
starpliku izgatavošanai. Tā labi padodas mehāniskajai apstrādei. Fibras trūkums – augsts
higroskopiskums.
Paronītu izgatavo no azbesta, kaučuka un pildvielām. To izmanto metālisku savienojumu vietu
noblīvēšanai, kuras atrodas samērā augstās temperatūrās līdz 4500 C un lielos spiedienos līdz 7
MPa.
Azbests ir šķiedrains minerāls, kam piemīt augsta karstumizturība un maza elektrovadītspēja.
Azbestu plaši izmanto dažādu blīvju izgatavošanai, karstu cauruļu un krāšņu izolācijai. No azbesta
šķiedrām izgatavo diegus, auklas un kartonu. Pēdējo gadu pētījumi ir atklājuši azbesta kaitīgo
iedarbību uz cilvēku veselību, tāpēc to cenšas aizstāt ar citiem, veselībai nekaitīgiem materiāliem.
Piemēram, krāšņu izolācijai izmanto akmens vati u.tml.
11.7. Abrazīvie materiāli
Abrazīvie materiāli ir dažādi minerāli ar lielu cietību, kurus sekmīgi var izmantot metālu
apstrādei. Dabiskie abrazīvie materiāli ir dimants, korunds, smirģelis, granīts, kvarcs, hroma oksīds
u.c. Cietākais dabā sastopamais minerāls ir dimants. Mašīnbūvē abrazīvo instrumentu izgatavošanai
parasti lieto šādus abrazīvos materiālus:
mākslīgo korundu jeb elektrokorundu, kas ir kristālisks alumīnija oksīds (Al2O3) ar
nelieliem piemaisījumiem;
silīcija karbīdu (karborundu), kas ir silīcija un oglekļa ķīmiskais savienojums (SiC) ar
nelieliem piemaisījumiem;
bora karbīdu (B4C), kas lielā trausluma un cietības dēļ tiek izmantots kā abrazīvs
pulveris.
Abrazīvos materiālus parasti izmanto slīpripās, smilšpapīros un slīpēšanas pastās.
Visplašāk abrazīvos materiālus izmanto slīpripās, kuras var būt atšķirīgas pēc formas, abrazīvā
materiāla graudu lieluma un cietības, kā arī pēc izmantotās saistvielas.
53
Saistvielas izmanto abrazīvo graudu savienošanai noteiktas formas slīpripās. No saistvielas veida
ir atkarīga slīpripu izturība. Pie organiskajām saistvielām pieder bakelīts un vulkanīts, bet
neorganiskās saistvielas ir keramiskās un silikātsaistvielas.
Parasti uz slīpripu malas ir apzīmējumi, pēc kuriem var noteikt slīpripas materiālu, graudu
lielumu, cietību, pieļaujamo aploces ātrumu, izmantoto saistvielu un citus datus. Slīpripas pēc
formas var būt dažādas.
Slīpripas rotācijas ātrumu vienmēr izvēlas maksimāli pieļaujamo (ievērojot slīpripas izturību un
slīpmašīnas kinemātiku). Parasti slīpripas maksimāli pieļaujamais aploces rotācijas ātrus ir 25...35
m/s. Izvēloties mazāku ātrumu, slīpripas noturība samazinās. Maksimāli pieļaujamo slīpripas
aploces ātrumu nosaka izgatavotājs, ievērojot slīpripas abrazīvā materiāla un saistvielas mehānisko
izturību.
Slīpripas ātruma un vārpstas apgriezienu skaita sakarība ir šāda:
V =
π ⋅d ⋅n
60000
,
kur V – slīpripas rotācijas ātrums, m/s;
d – slīpripas diametrs, mm;
n – apgriezienu skaits, min-1.
Slīpripas izvēli nosaka apstrādājamais materiāls un apstrādes uzdevums. Slīpēšanas procesā
abrazīvā materiāla graudi notrulinās un pieaug griešanas spēks. Slīpripas cietība jāizvēlas tāda, lai
darba procesā notiktu tās pašuzasināšanās, kad neasie graudi izlūst un atsedz jaunus asus graudus.
Lai apstrādātu detaļas ar lielākām uzlaidēm, izmanto rupjgraudainas slīpripas, bet augstas
virsmas kvalitātes iegūšanai ir jālieto smalkgraudainas slīpripas. Graudainības izvēli skatīt tabulā
11.1.tabula
Graudainības izvēle atkarībā no apstrādes
Apstrādes veids
Čuguna lējumu apslīpēšana
Tērauda lējumu un kalumu apslīpēšana
Plakanslīpēšana ar slīpripas galavirsmu, nogriešana, slīpripu
labošana
Rupjslīpēšana, kombinētā slīpēšana, griezējinstrumentu rupjā
asināšana
Gludā slīpēšana, veidvirsmu apstrāde, trauslu materiālu slīpēšana
Galīgā slīpēšana, griezējinstrumentu gludā asināšana, rupjā
honēšana
Galīgā slīpēšana, vītņu slīpēšana, gludā honēšana
Gludā honēšana, superfinišapstrāde, lepēšana
Slīpripas graudainība*
160...125
125...80
80...50
63...25
32...16
12...6
6...4
M40 un mazāk
*
Slīpripas graudainība uzrāda slīpgraudu šķirošanai izmantotā sieta acu izmērus milimetra
simtdaļās, bet mikropulveriem (M40) tiek uzrādīts graudu lielums milimetra tūkstošdaļās.
Smilšpapīri sastāv no abrazīvā materiāla daļiņām, kas piestiprinātas pie papīra vai auduma
pamatnes ar saistvielu palīdzību. Smilšpapīru plaši izmanto dažādu sarežģītas konfigurācijas detaļu
virsmu apstrādei. Rupjai virsmas apstrādei un rūsas noņemšanai izmanto smilšpapīrus ar lielāku
slīpgraudu izmēru, bet virsmas smalko apstrādi nodrošina smilšpapīri ar nelielu slīpgraudu izmēru.
Atkarībā no izmantotās saistvielas smilšpapīrus iedala: ūdensneizturīgos un ūdensizturīgos, kuru
izmantošanas laikā apstrādājamo virsmu un smilšpapīru skalo ar ūdeni, tā panākot labāku
smilšpapīra attīrīšanos un augstāku apstrādājamās virsmas kvalitāti.
54
Slīpēšanas pastas izmanto precīzu virsmu pieslīpēšanai. Tās lieto motora gāzu sadales
mehānisma vārstu un ligzdu pieslīpēšanai, blīvslēgu gredzenu pieslīpēšanai un citur. Parasti
slīpēšanas pasta sastāv no mikropulvera un saistvielas. Pirms slīpēšanas pastu sajauc ar
dīzeļdegvielu un motoreļļu attiecībās 1:1:1.
Kontroles jautājumi
1. No kā izgatavo plastmasu?
2. Kādas ir plastmasas detaļu priekšrocības un trūkumi?
3. Nosaukt un raksturot galvenās termoplastiskās plastmasas.
4. Nosaukt priekšmetus, kas izgatavoti no termoplastiskām plastmasām.
5. Kādas ir termoreaktīvās plastmasas, raksturot to īpašības, kur pielieto šo plastmasu.
6. Kā izgatavo un kur lieto slāņainās plastmasas?
7. Gumijas sastāvs un pielietošana.
8. Raksturot starpliku un blīvju materiālus.
9. Kas ir abrazīvie materiāli?
10. Kādos veidos izmanto abrazīvos materiālus?
11. Kādam jābūt slīpripas griešanās ātrumam?
12. Ko uzrāda slīpripas graudainības skaitlis?
13. Kā iedala smilšpapīrus?
14. Kādi ir koksnes trūkumi?
55
12. LĒJUMU RAŽOŠANA
12.1. Pamatjēdzieni par lējumu ražošanu
Liešana ir vienkāršākais, ātrākais un lētākais sagatavju ražošanas veids. Tā ļauj ražot sagataves
izmēros no 10 mm līdz 20 metriem, ar masu no 300 gramiem līdz 300 tonnām un sieniņu biezumu
no 0,5 līdz 500 mm.
Sagataves lej no čuguna, tērauda un krāsaino metālu sakausējumiem. Lējumiem ir pietiekami
augstas mehāniskās un ekspluatācijas īpašības, relatīvi zemas ražošanas izmaksas. To plaši lieto
visās mašīnbūves nozarēs. Lauksaimniecības mašīnās lieto detaļu īpatsvars dažkārt sasniedz
50...60% no mašīnas masas, bet to ražošanas izmaksas tikai 20...25% no kopējām ražošanas
izmaksām. Atlej dzinēju blokus, pārnesumkārbu, reduktoru, tiltu un gultņu korpusus, ķēžratus,
skriemeļus, atlokus, vākus u.c. detaļas.
Lējumu ražošanai nepieciešamas veidnes. Vienreizējās veidnes derīgas viena lējuma atliešanai.
Tās gatavo no smilšu – māla maisījuma ar ūdens piedevu vai kvarca smilts ar ķīmiski cietējošām
saistvielām. Patstāvīgās veidnes gatavo no čuguna vai tērauda, un tās derīgas vairāku tūkstošu
lējumu ražošanai.
Atkarībā no veidņu materiāla, izgatavošanas un piepildīšanas tehnoloģijas izšķir:
• lējumu ražošanu veidzemes veidnēs;
• lējumu ražošanu apvalkveidnēs;
• lējumu ražošanu izkausējamo modeļu veidnēs;
• lējumu ražošanu metālveidnēs jeb kokilēs;
• spiedliešanu;
• centrbēdzes liešanu.
Lējuma ražošanas veida izvēli nosaka lējuma izmēri, masa, konfigurācija, nepieciešamā
precizitāte, ražošanas apjoms, mehāniskās un ekspluatācijas īpašības. Atsevišķu lējumu veidu
īpatsvars ražošanā ir mainīgs un atkarīgs no tehnoloģiskajām iespējām.
12.1. Lējumu ražošana veidzemes veidnēs
Lējumus ražo metāllietuvēs un liešanai nepieciešamās veidnēs. Tās gatavo no veidzemes
veidkastēs. Dobumu veidnē atbilstošu lējuma ārējām virsmām ieveido ar modeli, bet lējuma
iekšējos dobumus nodrošina viens vai vairāki serdeņi. Tos gatavo no serdeņzemes serdeņkastēs.
Veidnē serdeņi balstās ligzdās, ko izveido īpaši modeļa izciļņi – serdeņzīmes (12.1.att)
Lējumu ražošana sākas ar lējuma rasējuma izgatavošanu. To veic inženieris – metalurgs vadoties
pēc detaļas rasējuma. Pēc tam izgatavo atbilstošos modeļa un serdeņkastu rasējumus. Modeļus un
serdeņkastes gatavo no koka, metāla vai plastmasas, visbiežāk divdaļīgus. To abas daļas fiksē īpašas
tapiņas.
Ražošanas tehnoloģiskais process sastāv no vairākām operācijām. Tās izpilda noteiktā secībā
(12.2.att.). Veidošanu veic veidošanas iecirkņos. Uz modeļplates novieto modeļpusi un apakšējo
veidkasti apvērstā veidā, pieber ar veidzemi un noblietē (12.3.att.). Ieveidoto pusveidni apgriež ar
pusmodeli uz augšu, uzliek uz tās augšējo veidkasti un otro modeļpusi. Ievieto ielietņu sistēmas
modeļus, pieber ar veidzemi augšējo veidkasti un noblietē. Ar īpašu karoti izgriež ielietnes bļodu un
ar iesmu sadursta gāzu izvadkanālus. Pēc tam augšējo veidkasti noceļ, izņem abas modeļpuses,
izgriež barotājkanālus, ja nepieciešams, pielabo veidnes dobumu, ievieto serdeņus un saliek veidni.
Veidni pielej ar izkausēto lejamo materiālu un ļauj tam sacietēt. Pēc tam veidni sasit, lējumu attīra
no veidzemes paliekām, izsit serdeņus, atdala ielietņu sistēmas elementus un nodod lējumus
kvalitātes kontrolei.
56
12.1.att. Lējums un veidošanas piederumi:
1 –lējuma rasējums; 2 – modelis; 3 – serdenis; 4 – serdeņkaste; 5 – veidne; 6 – lējums.
12.2.att. Lējumu ražošanas tehnoloģiskā shēma
57
12.1.1 Veidošanas materiāli
Veidzemes sastāvā ietilpst kvarca smilts, māls, dažādas piedevas un ūdens. To procentuālais
saturs atkarīgs no lejamā materiāla īpašībām. Veidzemei izvirza vairākas prasības: stiprību,
plastiskumu, saspiežamību, gāzu caurlaidību un ugunsizturību. Stiprība nepieciešama, lai veidnes
nesagrūtu transportējot, kā arī no šķidrā metāla spiediena un strūklas trieciena. Stiprību paaugstina,
palielinot veidzemē māla un saistvielu (šķidrā stikla, cementa u.c.) saturu. Plastiskums nodrošina
veidzemei veidojamību, spēju pieņemt modeļa formu. To paaugstina, palielinot mitruma saturu.
Gāzu caurlaidība nepieciešama gāzu caurplūdei, kas izdalās lējumam cietējot. Ja tā nepietiekama,
rodas poras lējuma virskārtā. Gāzu caurlaidību uzlabo, palielinot smilts daudzumu un raupjumu, bet
samazinot mitruma saturu. Saspiežamība ir veidzemes spēja nepretoties lējuma sarukšanai
atdziestot. To uzlabo, palielinot veidzemē smilts saturu un piedodot speciālas piedevas.
Ugunsizturība nepieciešama, lai veidzeme nepiedegtu un nesakustu ar lējumu. Pretpiedegamību,
lejot čuguna lējumus, uzlabo, piedodot veidzemei akmeņogļu smalksni.
12.3.att. Veidošanas shēma:
a – modelis; b...f – veidošanas operācijas; g – lējums; 1 – virsējā modeļpuse;
2 – apakšējā modeļpuse; 3 – apakšējā veidkaste; 4 – veidzeme; 5 – modeļplate; 6 – veidkastu
fiksācijas tapa; 7 – augšējā veidkaste; 8 – stāvkanāla modelis; 9 – sārņu uztvērēja modelis; 10 –
barotājkanāla modelis; 11 – pārplūdes kanāla modelis;
12 – serdenis.
Atkarībā no kvalitātes izšķir pārklājuma, pildījuma un vispārējas nozīmes veidzemi. Pārklājuma
veidzeme tieši saskaras ar šķidro metālu, tai izmanto tikai svaigi sagatavotu veidzemi, ražojot
atbildīgus lējumus veidošanā ar rokām. Pildījuma veidzemei izmanto attīrītu un izsijātu lietoto
veidzemi, tā ir zemākas kvalitātes. Ar to aizpilda pārējo veidnes daļu. Veidošanā ar mašīnām lieto
vienas kvalitātes vispārīgās nozīmes veidzemi, kuru iegūst atsvaidzinot lietoto veidzemi – 90...95%
lietotās, 5...10% svaigas veidzemes.
58
Serdeņus veido serdeņkastēs no serdeņzemes. Tā kā serdeņi pakļauti augstu temperatūru ilgstošai
iedarbībai un lielākām slodzēm, serdeņzemei jābūt kvalitatīvākai ar paaugstinātu stiprību un gāzu
caurlaidību. To nodrošina, piedodot pašcietējošus komponentus.
Serdeņkastu darba virsmas pirms serdeņzemes iepildīšanas pārklāj ar pretpielipšanas vielām. Pēc
tam piepilda ar serdeņzemi un noblīvē. Stiprības palielināšanai, serdeņos ievieto stiepļu armatūru,
bet, gāzu caurlaidību uzlabo, izveidojot ventilācijas kanālus. Serdeņus žāvē 175...3250 C
temperatūrā. Žāvēšanas ilgums ir atkarīgs no saistvielu sastāva un serdeņa masas, un parasti ilgst
6...12 stundas.
12.1.2. Metāla kausēšana un veidņu pieliešana
Lejamos sakausējumus kausē vagrankās, konverteros, elektrokrāsnīs, liesmu krāsnīs un tīģeļos.
Čugunu kausē vagrankās – vertikālās nepārtrauktas darbības krāsnīs. Tās augšdaļā ir lūka kurināmā,
šihtas un kušņu – kaļķakmens iepildīšanai. Degšanai gaisu padod zem spiediena. Izkausēto čugunu
izlaiž pa speciālu lūku.
Parastās kvalitātes tēraudu lējumiem kausē mazos konverteros, kvalitātes un leģētos tēraudus –
galvenokārt elektrokrāsnīs.
Liesmu krāsnis galvenokārt lieto vara sakausējumu kausēšanai, kausējamo šihtu ievietojot grafīta
vai šamota tīģelī, ko nosedz ar vāku. Tīģeļi nodrošina izkausētā sakausējuma ķīmisko stabilitāti, jo
šķidrais metāls pasargāts no atmosfēras, kurināmā un degšanas produktu iedarbības.
Pēc izkausēšanas lejamo materiālu izlaiž kausos, iztur zināmu laiku, lai uzpeldētu sārņi, pēc tam
ielej veidnēs. Veidnes pielej ar nepārtrauktu strūklu, lai novērstu oksidēšanos un sārņu iekļūšanu
veidnē. Liešanu pārtrauc, kad metāls piepildījis pārplūdes kanālu.
12.1.3. Lējumu apdare un kvalitātes kontrole
Pēc pilnīgas sacietēšanas un pietiekamas atdzišanas lējumus izsit no veidnēm. To veic ar veseri
vai vibratoru. Vibrāciju ietekmē veidnes sabrūk. Serdeņus izsit ar vibroierīcēm vai ūdens strūklu.
Ielietņu sistēmas elementus no čuguna lējumiem atsit ar veseri, bet no tērauda un krāsaino metālu
lējumiem – atgriež ar lentzāģi, vai gāzes liesmu.
Neliela izmēra lējumu attīrīšanai no pielipušās un piedegušās veidzemes veic rotējošos trumuļos,
kuros lējumi beržas cits gar citu. Lielu lējumu tīrīšanai izmanto smilšu – ūdens strūklu metējus.
Lējumu tīrīšanai izmanto arī skrošmetējus, kuri virsmas attīra ar čuguna skrošu strūklu. Lējumu
galīgo apdari veic ar stacionārām vai pārvietojamām slīpierīcēm.
Pēc lējumu attīrīšanas un apdares, tos nodod tehniskajai kontrolei. Lējumiem pārbauda galvenos
izmērus, ķīmisko sastāvu, sarozi, plaisas, porainību u.c. Lējumu brāķē, ja ir kaut viens nelabojams
defekts vai tas neatbilst tehniskajiem noteikumiem.
Atkarībā no defektu rakstura lējumus labo ar kādu no paņēmieniem: defektu vietas aizpilda ar
pildvielu, piesātina ar īpašu sastāvu, aizmetina vai apstrādā termiski.
Dobumus mazatbildīgās
lējumu vietās aizpilda ar īpašiem hermetizējošiem sastāviem.
Atbildīgiem lējumiem porainību likvidē, piesātinot poras ar koncentrētu hlorīda šķīdumu un pēc
tam apstrādājot ar amonjaku. Lieliem lējumiem nepilnīgi pielietās vietas labo uzkausējot
papildmateriālu. Lējumu termisko apstrādi veic, ja jāmaina materiāla struktūra, jālikvidē iekšējie
spriegumi vai jāmaina cietība.
59
12.2. Lējumu ražošana izkausējamo modeļu veidnēs
Izkausējamo modeļu veidnēs ražo sarežģītas konfigurācijas lējumus ar jebkuru urbumu skaitu un
virzienu. Lējumu masa līdz 160 kg. Modeļus gatavo no viegli kūstošiem materiāliem – stearīna,
cerezīna un parafīna, bet veidnes – no putekļveidīgas mālzemes vai kvarca smilts par saistvielu
izmantojot etilsilikātu. Veidnēm ir augsta termiskā un mehāniskā izturība. Lējumu ražošanas
tehnoloģiskais process sastāv:
no presformu izgatavošanas kūstošo modeļu presēšanai. Tās izgatavo no tērauda vai krāsaino
metālu sakausējumiem ar mehānisko apstrādi;
no modeļu masas sagatavošanas. Biežāk modeļmasu gatavo no parafīna un stearīna maisījuma ar
attiecību 1:1. Tās kušanas temperatūra 800C, un to kausē autoklāvos;
no modeļu izgatavošanas, tos atpresējot zem spiediena presformās. Atpresētos modeļus pēc tam
samontē sekcijās uz kopējas metāliskas pamatnes;
no veidņu izgatavošanas, modeļsekcijas iegremdējot etilsilikāta un kvarca smilts maisījumā. Pēc
tam madeļsekciju 30...45 minūtes žāvē gaisā, papildus apputinot to ar sausu kvarca smilti. Lai
iegūtu 5...8 mm biezu veidnes sieniņu, iegremdēšanu, žāvēšanu un apputināšanu atkārto 3...5
reizes. Nobeigumā žāvēšanu turpina 5...6 stundas;
pēc veidnes sacietēšanas, pasildot metālisko pamatni, to izņem no modeļsekcijas. Pēc tam karstā
ūdenī, ūdens tvaikos vai elektrokrāsnīs 900C temperatūrā izkausē un izlej modeļmasu
veidnes ievieto metāla kastēs, apber ar sausām kvarca smiltīm un sakarsē līdz 850...9000C
temperatūrai, lai pilnīgi izdedzinātu atlikušo modeļmasu un paaugstinātu veidnes izturību;
veidnes pielej neatdzesējot. Pēc lējuma sacietēšanas, tās sasit, lējumus atdala no pamatnes,
termiski apstrādā un attīra no plāvas.
Lējumu ražošana izkausējamo modeļu veidnēs nodrošina ļoti augstu precizitāti un virsmas
gludumu. Augstās precizitātes pamatā veidņu izgatavošanas tehnoloģiskās īpatnības:
augstā modeļu precizitāte;
veidņu monolitāte, tās ir nedalītas. Lējumiem nav defektu, kas raksturīgi dalītās veidnēs ražotiem
izkausēto lejamo materiālu ielej karstā veidnē, kas samazina termiskos spriegumus un
deformācijas.
Izkausējamo modeļu veidnes piemērotas masu un sēriju ražošanai un ekonomiski izdevīgas,
izgatavojot tikai sarežģītas konfigurācijas lējumus, jo ražošanas process darbietilpīgs un dārgs.
12.3. Lējumu ražošana metālveidnēs
Metālveidnes jeb kokiles ir pastāvīgas veidnes un ļauj ražot no vairākiem simtiem līdz dažiem
tūkstošiem lējumu. Tiem augstāka precizitāte un virsmu gludums salīdzinot ar veidzemes veidnēm.
Veidnes gatavo no tērauda vai modificētā čuguna. To augstā mehāniskā stiprība, labā siltuma
vadītspēja un mazais lineārās izplešanās koeficients palielina veidņu kalpošanas ilgumu, bet rada arī
vairākas tehnoloģiskas problēmas, kas ierobežo to tālāku pielietojumu. Piemēram, veidņu materiāla
augstais blīvums nenodrošina gāzu caurlaidību un iespējami gāzu pūslīšu ieslēgumi. Veidņu labā
siltuma vadītspēja paātrina lējumu atdzišanu un smalkgraudainas struktūras veidošanos, bet
palielina termiskos spriegumus un deformācijas, kā arī veicina čuguna lējumu balināšanos. Lai
nodrošinātu kvalitatīvus lējumus:
metālveidnēm jānodrošina optimāls temperatūras režīms; ja temperatūra par zemu, veidnes
uzkarsē, ja par augstu – atdzesē;
gaisa un gāzu izvadīšanai, veidnes dalījuma plaknē izveido nelielas rieviņas;
veidņu darba virsmas pārklāj ar ugunsizturīgu segumu;
lējumus no veidnēm izņem nekavējoši pēc to sacietēšanas, negaidot to pilnīgu atdzišanu.
Lējumu ražošanai visbiežāk lieto divdaļīgas metālveidnes. Dobumu un urbumu iegūšanai lieto
serdeņus. Tie var būt metāla vai arī no serdeņzemes. Metālveidnēs ražo čuguna, tērauda un krāsaino
metālu sakausējumu lējumus ar masu līdz 500 kg.
Lējumu ražošanas tehnoloģiskais process:
veidņu uzkarsēšana līdz 200...3000 C temperatūrai;
60
veidņu darbvirsmu pārklāšanas ar ugunsizturīgu segumu, visbiežāk izkvēpinot ar acetilēna
liesmu;
veidņu salikšana, tai skaitā serdeņu ievietošana;
veidņu pieliešana;
veidņu atvēršana un lējumu izņemšana;
veidņu atdzesēšana ar ūdens vai gaisa strūklu;
veidņu izkvēpināšanas utt.
Salīdzinot ar veidzemes veidnēm, metālveidņu priekšrocības: augstāka lējumu precizitāte un
virsmu gludums, samazinātas mehāniskās apstrādes uzlaides, labākas lējumu mehāniskās un
ekspluatācijas īpašības, trīs līdz četras reizes augstāks darba ražīgums, samazinātas ražošanas
platības. Metālveidņu izgatavošana ir darbietilpīga un dārga. Tās piemērotas masu un sēriju
ražošanā.
12.4. Spiedliešana
Spiedliešana jeb liešana zem spiediena ir lējumu ražošana metālveidnēs, kad lejamo materiālu
veidnē ievada zem spiediena. Spiedliešanu lieto masu ražošanā, izgatavojot plānsienu krāsaino
metālu sakausējumu lējumus. Tiem ir augsta precizitāte un virsmas gludums. Ar spiedliešanu atlej
urbumus – līdz vienam milimetram diametrā, kā arī vītnes. Lējumu masa pieļaujama līdz 50 kg.
Veidnes izgatavo no leģētā tērauda ar augstu precizitāti. Arī serdeņi var būt tikai no tērauda. Veidņu
atvēršanu un aizvēršanu nodrošina ar hidro vai pneimocilindriem.
Spiedliešanai izmanto galvenokārt četru tipu spiedliešanas mašīnas: virzuļmašīnas ar karstu vai
aukstu saspiešanas kameru un kompresormašīnas ar kustīgu vai nekustīgu saspiešanas kameru.
Kompresormašinas lieto lējumu ražošanai no vieglajiem sakausējumiem(alumīnija). Izplatītākas
ir kompresormašīnas ar kustīgu saspiešanas kameru. Spiedliešanā, ja nepareiza veidņu konstrukcija,
var rasties gāzu pūslīšu ieslēgumi lējumos.
12.5. Centrbēdzes liešana
Centrbēdzes liešanā lejamo materiālu lej rotējošā veidnē. Centrbēdzes spēku ietekmē tas
vienmērīgi sadalās un aizpilda visus veidnes dobumus. Liešanas veids piemērots rotācijas tipa
čuguna, tērauda un krāsaino metālu sakausējumu lējumu ražošanai. Šādi atlej kanalizācijas caurules,
lielgabalu stobrus, gliemežratu vainagus, cilindru čaulas u.c. lējumus ar masu līdz 3 tonnām.
Centrbēdzes liešana ļauj iegūt divslāņu lējumus, piemēram, čuguna – bronzas, vai tērauda –
čuguna u.c. Ar to atlej arī nesimetriskas detaļas.
Izšķir divu tipu centrbēdzes liešanas mašīnas: ar horizontālu rotācijas asi – neliela diametra garu
lējumu ražošanai, un ar vertikālu rotācijas asi – liela diametra bet neliela augstuma lējumu ražošanai
(12.4.att.). Viens no pamatparametriem centrbēdzes liešanā ir veidnes rotācijas ātrums. To izvēlas
atkarībā no sakausējuma tipa un lējuma gabarītizmēriem. Veidnes rotācijas frekvence var būt
robežās no 250 līdz 1500 min-1 un to aprēķina:
n=
5520
d0 ⋅ γ
, min-1
kur g – materiāla blīvums, g/cm3;
d0 – lējuma dobuma iekšējais diametrs, mm.
Centrbēdzes liešanas priekšrocības: nav vajadzīgi serdeņi un ielietņu sistēmas elementi, kas dot
materiālu ekonomiju; lējumi blīvāki ar labākām mehāniskajām īpašībām; iespēja iegūt plānsienu
lējumus no lejamiem materiāliem ar vāju šķidrplūstamību; augsts darba ražīgums.
61
12.4.att. Centrbēdzes liešanas paņēmieni:
a – mašīnā ar horizontālu rotācijas asi; b – mašīnā ar vertikālu rotācijas asi;
1 – lejamais kauss; 2 – tekne; 3 – veidne; 4 – sārņu un nemetālisko ieslēgumu kārta;
5 – lējums.
Centrbēdzes liešana nenodrošina precīzu iekšējo urbumu un nav piemērota, ražojot lējumus no
sakausējumiem, kam tieksme uz ķīmisko neviendabību komponentu īpatnējo masu atšķirību dēļ.
12.6. Sakausējumu liešanas īpašības
Lējumus ražo no dažādiem sakausējumiem: ap 70...75% no pelēkā čuguna, ap 18...20% no
tērauda, ap 3...5% no kaļamā čuguna un 3...5% no krāsaino metālu sakausējumiem. Vislētākie ir
pelēkā čuguna lējumi. Ja vienas tonnas pelēkā čuguna lējumu ražošanas pašizmaksu pieņem par
vienu vienību, tad tonna kaļamā čuguna lējumu pašizmaksa – 1,3; tērauda – 1,6; bet krāsaino
metālu sakausējumu pašizmaksa 3...6 vienības. To nosaka lejamā materiāla cena, liešanas īpašības
un tehnoloģiskā procesa īpatnības.
Bez nepieciešamajām mehāniskajām īpašībām, lejamiem materiāliem jābūt ar noteiktām liešanas
īpašībām: labu šķidrplūstamību, nelielu sarukumu, ar mazu gāzu absorbcijas tieksmi, mazu tieksmi
uz ķīmisko neviendabību – likvāciju un relatīvi zemu kušanas temperatūru.
Šķidrplūstamība ir materiāla spēja aizpildīt veidnes visšaurākās spraugas un dobumus. Ja tā vāja,
veidne aizpildās nepilnīgi un rodas brāķis. Šķidrplūstamību ietekmē:
sakausējuma ķīmiskais sastāvs un tā temperatūra veidnes pieliešanas brīdī. Paaugstinot
temperatūru, šķidrplūstamība uzlabojas;
veidnes materiāls, ielietņu sistēmas izveidojums un izmēri.
Laba šķidrplūstamība ir silumīniem (alumīnija – silīcija sakausējumiem), alvas bronzām,
pelēkajam čugunam, vājāka oglekļa un leģētiem tēraudiem un bezalvas bronzām. Palielinot čugunā
un tēraudā silīcija un fosfora saturu, šķidrplūstamība uzlabojas, bet pieaugot sēra saturam –
pavājinās.
Sarukums ir sakausējuma īpašība sacietējot samazināt tilpumu un lineāros izmērus. To uzdod
procentos. Lineāro sarukumu aprēķina:
Elin =
lv − l 0
⋅ 100%,
l0
kur lv – veidnes izmērs mm;
l0 – lējuma izmērs mm.
62
Sarukums ir atkarīgs no sakausējuma ķīmiskā sastāva, tā temperatūras veidnes pieliešanas brīdī
un lējuma konfigurācijas. Lējumu ražošanai noderīgāki ir sakausējumi ar mazāku sarukumu.
Palielināts sarukums lējumos veido nosēšanos – sarukuma dobumus un poras. To novēršanai paredz
masīvus barotājus, kas kompensē materiāla iztrūkumu. Sarukums rada lējumos divu veidu iekšējos
spriegumus. Pirmkārt spriegumi rodas no veidnes un serdeņu pretestības sarukumam, t. s.
mehāniskie spriegumi; otrkārt spriegumi rodas no nevienmērīgas lējuma atdzišanas tā sieniņu
nevienādā biezuma dēļ, t.s. termiskie spriegumi.
Mehāniskie spriegumi rada t.s. karstās plaisas, kas veidojas augstākās temperatūrās, kad
materiāla stiprība vēl ir relatīvi maza. Piemēram, tērauda lējumos karstās plaisas rodas
1250...14500C temperatūrā. Karsto plaisu rašanos novērš. Palielinot veidmateriālu saspiežamību un
izdarot konstruktīvas izmaiņas lējumu konfigurācijā.
Termiskie spriegumi rada t.s. aukstās plaisas. Tie ievērojami lielāki, ja lējuma sieniņām dažāds
biezums. Auksto plaisu rašanos novērš ar konstruktīviem pasākumiem – izvairoties no straujām
lējuma sieniņu šķērsgriezuma maiņām, palielinot stūru noapaļojuma rādiusus u. c.
Lineārā sarukuma vērtības:
o pelēkajam čugunam – 1,1...1,3%;
o kaļamajam čugunam – 1,4...1,8%;
o mazoglekļa tēraudam – 2,0...2,4%;
o alvas bronzām – 1,2...1,4%
o bezalvas bronzām – 2,2...2,4%
o alumīnija sakausējumiem – 0,9...1,3%.
Gāzu absorbcija ir sakausējumu spēja šķidrā stāvoklī šķīdināt apkārtējas vides gāzes: skābekli,
slāpekli, ūdeņradi. Paaugstinot temperatūru, gāzu šķīdība palielinās. Ja veidņu un serdeņu gāzu
caurlaidība nepietiekama, lējumā rodas poras. Izšķīdušo gāzu samazināšanai pastāv vairāki
paņēmieni, viens no tiem, izkausētā sakausējuma pakļaušana vakuuma iedarbībai. Sevišķi liela gāzu
absorbēšanas spēja ir alumīnija sakausējumiem. Tādēļ tos kausē zem kušņiem vai rafinē ar sāļiem.
Likvācija ir sakausējumu tieksme uz ķīmisko neviendabību. Tā ir nevēlama, jo pavājina lējumu
mehāniskās īpašības. Tā piemīt visiem sakausējumiem. Vislielākā sakausējumiem, kuru
komponentēm liela īpatnējā svara starpība, piemēram, svina bronzām, vara – alumīnija
sakausējumiem.
Kušanas temperatūra ir fizikāla īpašība, bet lējumu ražošanā arī liešanas īpašība. Ja tā augstāka,
apgrūtināta sakausējumu kausēšana un paaugstinātas prasības veidnēm.
Kontroles jautājumi
1. No kādām operācijām sastāv lējumu ražošanas tehnoloģiskais process?
2. Kāds ir veidzemes sastāvs un kādām jābūt īpašībām?
3. Serdeņzemes sastāvs un īpašības.
4. Lējumu ražošana vienreizēji izmantojamās veidnēs.
5. Metāla kausēšana un veidņu pieliešana.
6. Lējumu apdare un kvalitātes kontrole.
7. Lejamie materiāli un to īpašības.
8. Kā veic lējumu ražošanu izkausējamo modeļu veidnēs?
9. Kā veic lējumu ražošanu metālveidnēs?
10. Kā veic lējumu ražošanu ar spiedliešanu?
11. Raksturot centrbēdzes liešanu. Tās priekšrocības un mīnusi.
12. Kādas ir sakausējumu liešanas īpašības?
63
13. SPIEDIENAPSTRĀDE
13.1. Pamatjēdzieni par spiedienapstrādi
Blakus lējumiem spiedienapstrāde ir sagatavju ražošanas veids. Tā sagatavei piedod ne tikai
formu, bet izmaina materiāla struktūru un uzlabo mehāniskās īpašības. Atbildīgo mašīnu elementu
sagataves izgatavo ar spiedienapstrādi. Tai ir pietiekami augsta precizitāte un darba ražīgums.
Spiedienapstrādei izvirzīts uzdevums, ražot sagataves ar samazinātām uzlaidēm un pat ražot detaļas,
kam nav nepieciešama tālāka apstrāde. Atsevišķi spiedienapstrādes veidi jau nodrošina precizitāti
0,02 mm robežās. Spiedienapstrādes pamatā ir metālu plastiskums, t.i., metālu spēja pielikto spēku
(spiediena) ietekmē izmainīt formu bez sagrūšanas. Tādēļ ar spiedienu var apstrādāt tikai tos
metālus, kuri ir pietiekoši plastiski, bet nevar apstrādāt trauslus metālus.
No tehniskajiem metāliem visplastiskākais ir svins. Svins labi deformējas spiediena ietekmē
istabas temperatūrā. Alvu, alumīniju, varu, cinku, dzelzi un mazoglekļa tēraudu arī var apstrādāt ar
spiedienu bez karsēšanas. Vidēja oglekļa satura un augsta oglekļa satura tēraudu plastiskums aukstā
stāvoklī ir nepietiekošos; sakarsējot tos līdz noteiktai temperatūrai, plastiskums paaugstinās un līdz
ar to pieaug deformācijas spēja. Daži metāli un sakausējumi (piemēram, mangāns, čuguns u.c.) pat
uzkarsēti paliek trausli un nemainās līdz pat izkušanai. Šādus metālus ar spiedienu apstrādāt nevar.
Galvenie spiedienapstrādes veidi: velmēšana, vilkšana, presēšana, kalšana, tilpumštancēšana
un lokšņu štancēšana. (13.1.att.).
Ar spiedienapstrādi izgatavo: vienkāršus profilus: apaļo, kvadrātu, sešstūri, pusapli u.c.
veidprofilus: vispārējas nozīmes(U, T, Z u.c.) un speciālas nozīmes; loksnes un lentas;
bezšuvju un metinātas caurules; stieples un auksti vilktos profilus; kalumus; lokšņu
štancējumus; metīzus: skrūves, uzgriežņus, paplāksnes, kniedes, šķelttapas, naglas u.c.
13.1.att. Spiedienapstrādes veidi: 1 – velmēšana; 2 – vilkšana; 3 – presēšana; 4 – kalšana; 5 –
tilpumštancēšana; 6 – lokšņu štancēšana.
64
13.2. Tērauda sagatavju karsēšana spiedienapstrādei
Veicot spiedienapstrādi svarīgi ieturēt pareizu karsēšanas temperatūru un karsēšanas ilgumu.
Karsējot un atdzesējot, noteiktās temperatūrās novērojamas struktūras un mehānisko īpašību:
cietības, elastības un plastiskuma izmaiņas. Temperatūras, kurās novērojamas struktūras maiņas,
sauc par kritiskajām jeb kritiskiem punktiem. Tērauda sagatavju spiedienapstrādē nozīmīgi ir divi
kritiskie punkti: augšējais A3, kas diagrammā atbilst līnijai GSE un apakšējais – A1, kas atbilst
līnijai PSK. Kritiskā punkta A3 temperatūras ir atkarīgas no oglekļa satura tēraudā, bet A1 neatkarīgi
no oglekļa satura – 7270C (13.2.att.).
Struktūras maiņas oglekļa tēraudiem norit temperatūru diapazonā, ko ietver līnijas PSK un GSE.
Zem līnijas PSK atkarībā no oglekļa satura struktūra sastāv no ferīta – perlīta vai perlīta –
cementīta. Abos gadījumos struktūras nav viendabīgas un tēraudam vājš plastiskums. Virs līnijas
PSK struktūrā parādās austenīts un tērauda plastiskums uzlabojas, bet virs līnijas GSE struktūra
sastāv tikai no austenīta. Tā ir viendabīga struktūra ar ļoti lielu plastiskumu. Tērauda sagataves
spiedienapstrādei karsē līdz temperatūrām, kas pārsniedz kritisko A3 (virs GSE).
13.2.att. Tērauda kritiskie punkti
Tērauda sagatavju karsēšanā rodas dažreiz nevēlamas parādības.
Sagatavju plaisāšana. Karsējot sagataves, siltumu saņem tās virskārta. Uz iekšieni siltums
pārvietojas ar zināmu ātrumu un rodas temperatūru diference sagataves dažādos šķēlumos.
Temperatūru diference rada sagatavē t.s. termiskos spriegumus. Atsevišķos gadījumos tie pārsniedz
materiāla stiprību un sagatavē rodas plaisas. Termiskie spriegumi bīstami augsta oglekļa satura un
leģēta tērauda lielizmēra sagatavēm.
Oksidēšanās un atogļošanās. Augstās temperatūrās skābekļa mijiedarbība ar dzelzi veido dzelzs
oksīdu t.s. plāvu. Sagatavju karsēšanas procesā novērojama nepārtraukta skābekļa difūzija no
virskārtas uz sagataves iekšieni un plāvas kārtiņas biezums palielinās. Tā kā spiedienapstrādē
sagataves karsē ilgstoši un atkārtoti, tad materiāla zudumi ir ievērojami. Uzskata, ka krāsnīs sadeg
līdz 5% saražotā tērauda. Par normālu uzskata nodegumu līdz 2%.
Oksidēšanās intensitāte ir atkarīga no krāsns degšanas produktu sastāva, karsēšanas temperatūras,
ilguma, tērauda markas, sagataves izmēriem un konfigurācijas. Kalēju ēzēs kurināmā sadegšanai
pievada gaisu pārākumā, tādēļ oksidēšanās ir intensīva.
Mazoglekļa tēraudi nodeg vairāk nekā augsta oglekļa satura tēraudi. Vairāki leģētie tēraudi veido
blīvu oksīdu kārtiņu, kas to aizsargā no tālākas oksidēšanās.
Vienlaicīgi ar oksidēšanos, karsēšanas procesā novērojama tērauda sagatavju virskārtas
atogļošanās jeb dekarbonizācija – process, kad no sagataves virskārtas izdeg ogleklis. Atogļotā
slāņa biezums var sasniegt 2 un vairāk mm. Virskārtas atogļošanās pavājina materiāla kvalitāti un
65
nav pieļaujama izgatavojot mainīga rakstura slodzēs strādājošu detaļu sagataves, piemēram,
atsperes.
Pārkarsēšana un pārdedzināšana. Ilgstošā sagatavju karsēšanā novērojama graudu augšana. Tā
sevišķi intensīva, ja temperatūra pārsniedz 1200...13000C. Graudu izmēriem pieaugot, saites starp
tiem pavājinās un tērauda sagataves kļūst trauslākas. Šādu parādību sauc par sagatavju
pārkarsēšanu. Pārkarsētu tērauda struktūru labo, sagataves pakļaujot intensīvai spiedienapstrādei,
kurā graudi tiek smalcināti, vai arī veicot termisko apstrādi – normalizāciju.
Sagataves karsējot temperatūrās, kas tuvas tērauda kušanas temperatūrai, oksidēšanās
novērojama ne tikai uz sagataves virskārtas, bet arī pa graudu robežām visā tilpumā. Saites starp
graudiem sairst un sagataves sadrūp. Šādu parādību sauc par sagatavju pārdedzināšanu.
Pārdedzinātas sagataves ir pilnīgs brāķis un nav labojamas.
Sagatavju karsēšanas ilgumu nosaka ne tikai materiāla temperatūras vadītspēja. Tā atkarīga no
sagataves izmēriem, konfigurācijas, novietošanas paņēmiena krāsnī un krāsns temperatūras.
Orientējošu sagatavju karsēšanas ilgumu var aprēķināt vai izvēlēties no rokasgrāmatām.
Parastajās kameru krāsnīs starpība starp krāsns un sagatavei nepieciešamo temperatūru
nepārsniedz 500C, tādēļ termiskais lietderības koeficients ir zems – ap 20%. Sagatavju karsēšanu,
kad krāsns temperatūra pārsniedz sagatavei nepieciešamo par 3000C un vairāk, sauc par
ātrkarsēšanu. Ātrkarsēšanā ievērojami uzlabojas siltuma atdeve un karsēšanas ilgums samazinās
3...4 reizes. Samazinās arī materiāla nodegums, tiek novērsta sagatavju virskārtas atogļošanās un
graudu augšana. Ātrkarsēšanā nepieciešama ļoti precīza karsēšanas ilguma izturēšana. Tā lietderīga
sēriju un masu ražošanā, karsējot sagataves līdz 100 mm diametrā.
Karsēšanas krāsnis. Sagatavju karsēšanu veic liesmu krāsnīs un elektrokarsēšanas ietaisēs.
Izplatītākās ir liesmu krāsnis. Tās iedala:
o pēc kurināmā veida – krāsnis ar cieto, šķidro un gāzveida kurināmo. Plašāk lieto ar šķidro un
gāzveida kurināmo;
o pēc temperatūras sadalījuma – kameru un metodiskajās. Kameru krāsnīs temperatūra ir vienāda
visā krāsnī, bet metodiskajās – tā palielinās sagatavju pārvietošanās virzienā;
o pēc mehanizācijas pakāpes, izšķir bīdītāju, karuseļa un konveijera tipa krāsnis.
Progresīva ir sagatavju karsēšana elektroietaisēs. Izšķir indukcijas un kontakta karsēšanas
metodes. Kontakta karsēšanā sagatavēm pievada 6...15 voltu sprieguma strāvu. Sagatave sakarst
pamatojoties uz omisko pretestību. Ar šo metodi karsē sagataves 18...70 mm diametrā. Induktīvo
karsēšanu 15...100 mm resnām sagatavēm veic ar 500...800 Hz frekvences strāvu, resnākām par 150
mm diametrā – ar 50 Hz frekvenci. Garām sagatavēm kontaktmetode ir ekonomiskāka par
induktīvo.
Sagatavju nodeguma samazināšanai pastāv vairāki paņēmieni:
o karsēšanu veic sāļu šķīduma vannās (75% hlorbārijs, 25% hlornatrijs);
o sagataves pārklāj ar šķidrā stikla un litija oksīda maisījuma aizsargkārtiņu;
o sagataves karsē īpašās mufeļkrāsnīs ar aizsargatmosfēru;
o liesmu krāsnis rada nepilnīgus sadegšanas produktus. Paņēmiens mazefektīvs, bet plaši izplatīts,
jo neprasa papildlīdzekļus.
66
13.3. Velmēšana
Velmēšana sagatavi deformē starp diviem rotējošiem veltņiem – velmjiem (13.3.att.).Tie
vienlaikus virza sagatavi uz priekšu. Velmēšanā samazinās sagataves biezums, bet palielinās garums
un nedaudz platums. Starpība H – h sauc par absolūto apspiedi. Biežāk lieto jēdzienu – relatīvā
apspiede un to uzdod procentos.
E=
H −h
⋅ 100, %
H
kur E – relatīvā apspiede, %;
H – sagataves biezums pirms velmjiem, mm;
h - sagataves biezums pēc velmjiem, mm.
13.3.att. velmēšanas shēma:
s - sagatavi satverot; b – velmēšanas procesā.
Sagataves garuma l pēc velmēšanas attiecību pret garumu pirms velmēšanas l0 sauc par
izstiepuma koeficientu m. Tā vērtības 1,1...1,6; atsevišķos gadījumos – 2.
Tērauda sagataves velmē sakarsētas līdz spiedienapstrādes temperatūrai. Deformācijas pakāpe
velmēšanā ir augsta, tādēļ velmējumu struktūra smalkgraudaina ar labām mehāniskajām īpašībām.
Velmējumus ražo no lietņiem, to masa var būt līdz 25 tonnām. Izšķir piecus velmētās produkcijas
pamatveidus: šķirņu, lokšņu, cauruļu, speciālos un periodiskos velmējumos (13.4.att.).
13.4.att. Profilvelmējumi:
a – šķirņu velmējumi; b – veidprofili; c – speciālie profili.
67
Šķirņu velmējumi dalās: vienkāršos profilos – aplis, kvadrāts, sešstūris utt. un veidprofilos.
Tie savukārt iedalās vispārējas nozīmes – leņķis, U,T,Z, sliežu utt. un speciālas nozīmes profilos,
kurus lieto lauksaimniecības mašīnu, automobiļu, vagonu būvē un citur. Lokšņu velmējumi iedalās
biezo lokšņu (s= 4...60 mm) un plāno lokšņu (s līdz 3,75mm). Velmētās caurules iedala bezšuvju un
metinātajās caurulēs. Pēc nozīmes caurules iedala: vispārējas nozīmes, katlu, tvaika, gāzu, zemes
dzīļu urbšanas u.c. Pie speciālajiem pieder velmējumi, kas paredzēti noteiktas produkcijas
ražošanai: zobratu vainagi, lodīšu gultņu gredzeni, riteņu diski u.c. Periodisko velmējumu
šķērsgriezums garenvirzienā periodiski mainīgs un tos lieto vienveida (piemēram, vārpstu, sviru
u.c.) sagatavēm mašīnbūvē.
13.4. Vilkšana
Vilkšanā sagatavi izvelk caur īpašu urbumu – aci, kuras diametrs ir mazāks par sagataves diametru
(13.5.att.). Par sagatavēm izmanto velmējumus (minimālais diametrs – 5 mm).
13.5.att. Vilkšanas process:
a – stiepļu vilkšana; b – cauruļu vilkšana.
Velkot sagataves diametrs samazinās, bet garums palielinās. Attiecību starp sagataves garumu pēc
vilkšanas l un garumu pirms vilkšanas l0, sauc par vilkšanas koeficientu (m=l/l0). Lai iegūtu
vajadzīgo diametru, sagatavi velk caur vairākām acīm. Katrai nākošai acij diametrs samazināts.
Pirmajos un pēdējos vilkšanas pārgājienos m = 1,15...1,25, starppārgājienos – 1,3...1,45. Vilkšanā
sagataves nesakarsē, tādēļ materiāls uzkaldinās un zaudē plastiskumu. Pēc noteikta vilkšanas
pārgājienu skaita, sagataves pakļauj rekristalizācijas atkvēlināšanai, atbrīvo no plāvas un, lai
samazinātu berzi, pārklāj ar vara kārtiņu. Pēc tam vilkšanu turpina.
Vilkšanas acis izgatavo no augstvērtīga tērauda, cietsakausējuma, bet maza diametra – no
dimanta.
Velkot izgatavo: stieples diametrā no 0,002 līdz 30 mm; auksti vilktos profilus diametrā līdz
100 mm; plānsienu caurules.
Vilkšana nodrošina augstu precizitāti – līdz 0,005 mm un augstu virsmu gludumu. Velkot ražo
izstrādājumus no tērauda, alumīnija, vara, misiņa un citiem plastiskiem materiāliem.
68
13.5. Presēšana
Presēšana ir spiedienapstrādes process, kurā presējamo materiālu izspiež no noslēgta cilindra pa
urbumu ar mazāku šķērsgriezumu. Izšķir tiešo un apgriezto presēšanu. (13.6.att.). Tiešajā presēšanā
materiālu ievieto cilindrā un ar puansonu izspiež caur matricu. Materiāla tecēšanas virziens sakrīt ar
puansona kustības virzienu.
Apgrieztajā presēšanā cilindrs ir noslēgts, spiedienu uz materiālu rada dobs bīdītājs ar galā
nostiprinātu matricu. Izspiestais materiāls pārvietojas pretēji puansona kustībai. Tiešajā presēšanā
nepieciešams lielāks presēšanas spēks, jo jāpārvieto viss presējamais materiāls un jāpārvar tā berze
gar cilindra sienām. Plašāk lieto tiešo presēšanu, jo vienkāršākas iekārtas.
13.6.att. Presēšanas paņēmieni:
a – tiešā presēšana; b – apgrieztā presēšana; 1 – presējamais materiāls;
2 – cilindrs; 3 – puansons; 4 – bīdītājs; 5 – matrica; 6 – balsts.
Presēšanu veic ar īpašām hidrauliskajām spiednēm. Tērauda izstrādājumus presē sakarsētus līdz
spedienapstrādes temperatūrai. Krāsaino metālu sakausējumus atsevišķos gadījumos presē
nekarsētus. Presējot izgatavo dažādus sarežģītas konfigurācijas profilus, bezšuvju caurules u.c.
Presētie izstrādājumi ir precīzāki par velmētiem, bez tam dažus profilus nav iespējams iegūt
velmējot. Tādēļ presēšanu plaši izmanto metālu spiedienapstrādē.
13.6. Kalšana
Kalumi ir izplatīts sagatavju veids mašīnbūvē. Pastāv divi to ražošanas paņēmieni: brīvā kalšana
un tilpumštancēšana. Brīvajā kalšanā materiāla plūšanu ierobežo instrumentu darbvirsmas tikai no
augšas un apakšas. Materiāls plūst mazākās pretestības virzienā. Tilpumštancēšanā plūšanu
ierobežo štances veiddobumu virsmas. Štancētie kalumi precīzāki un gludāki, to forma un izmēri
tuvi detaļai. Tilpumštancējumiem samazinātas mehāniskās apstrādes uzlaides, kas dod materiāla
ekonomiju un samazina apstrādes darbietilpību. Štaņču izgatavošana ir dārga un darbietilpīga,
ierobežota arī kalumu masa (līdz 200 kg).
Kalšana un štancēšana kalumam piedod ne tikai vajadzīgo formu, bet maina materiāla struktūru
un uzlabo mehāniskās īpašības. Tādēļ slogotākos mašīnu elementus izgatavo no kaltām sagatavēm.
Masu un sēriju ražošanā ekonomiskāka ir tilpumštancēšana, bet sīksēriju un individuālajā
ražošanā – kalšana. Izšķir kalšanu ar rokām un kalšanu ar mašīnveseriem. Pēc darbības principa
izšķir pneimatiskos, hidrauliskos, tvaika un atsperu kalšanas mašīnveserus. Ar rokām kaļ nelielus
kalumus individuālajā ražošanā un remonta darbos.
Kalšanas tehnoloģiskais process sastāv no sagatavju izvēles un sagatavošanas, sagatavju
karsēšanas, kalšanas un kalumu apdares. Par sagatavēm kalumu izgatavošanai visbiežāk izmanto
dažāda profila velmējumus. Sagatavošanas darbos ietilpst velmējumu taisnošana, saciršana
vajadzīgajā garumā un kontrole. Sagataves izmērus nosaka kaluma forma, izmēri un kalšanas
operācija.
Iekārtas kalšanai ar rokas rīkiem. Pamatiekārtas, ko lieto kalēji lauku kalvēs kaļot ar rokas
rīkiem, ir kalēja lakta, ēze, mašīnveseris un ūdens tvertne. Izšķir vienraga, divragu, bezragu un kājas
69
laktas (13.7.att.). Visbiežāk lieto vienraga laktas. Divragu un bezragu laktas lieto speciāliem
darbiem, bet kājlaktas – sīku kalumu un skārda izstrādājumu izgatavošanai.
Kalēju laktas izgatavo no tērauda ar masu no 50 līdz 300 kg, biežāk lieto laktas ar masu 80...100
kg. Laktas virsma ir rūdīta un slīpēta. Uz tās atbalsta kaļamo sagatavi. Laktas ragu izmanto
liekšanai un gredzenu stiepšanai. Caurums noder urbumu izsišanai kalumos un palīgdarbarīku
iestiprināšanai. Laktas taisno galu lieto kalumu saliekšanai taisnā leņķī un pakāpju veidošanai
kalumam.
13.7.att. Kalēju laktas
a – vienraga; b – divragu; c – bezragu; d – kājlakta;
e – laktas nostiprināšana ar skavām; f – nostiprināšana ar tapām.
Laktas novieto uz smaga koka, visbiežāk ozola, bluķa un piestiprina ar skavām. Bluķis var būt
apaļš vai četrstūrains, tā augšējo malu apjož ar tērauda stīpu. Laktas darba virsmas augstumam no
zemes jābūt 600...700 mm, lai kalēja nolaistas rokas pirksti skartos pie laktas virsmas. Sagatavju
karsēšanai izmanto kalēju ēzes. Izšķir stacionārās un pārvietojamās ēzes. Stacionārās ēzes var būt
ķieģeļa mūra vai metinātās no lokšņu profiltēraudiem.
Ēzēs izmanto cieto kurināmo – kokogles vai akmeņogles (antracītu). Kokogles nesatur sēru, bet
ātrāk izdeg. Akmeņoglēm ir lielāka siltumspēja, bet tās bagātas ar sēru. Kalēju ēzēm piemērotākas ir
liesas rupjākas granulācijas akmeņogles. Kurināmā sadegšanai gaisu padod ventilators (agrāk ar
plēšām). Gaisu padod pārākumā, lai veicinātu degšanu. Ēzes ligzdu izgatavo no čuguna, caur kuru
tiek pievadīts gaiss pavardam un regulēta degšanas intensitāte.
Kalšana ar rokas rīkiem ir smags un mazražīgs darbs. Kalšanas atvieglošanai lieto mehāniskos
veserus, bet tie neaizstāj roku darbu. Ūdens tvertne kalvē nepieciešama darbarīku atdzesēšanai un
rūdīšanas darbiem.
Kalēja darbarīki. Kalēja darbarīkus iedala: kalumu apstrādei; kalumu satveršanai; kalumu
mērīšanai; ēzes apkalpošanai un citiem darbiem. Galvenie kaluma apstrādes rīki ir uzsitējveseri.
Tos lieto jebkurā kalšanas operācijā. (13.8.att.).
70
13.8.att. Kaluma apstrādes instrumenti: a – uzsitējveseri; b – kalējveseri;
c – gludveseri; d – veidveseri; e – caursitņi; f – cirtņi.
Rokas veseris (āmurs) ir kalēja pamatdarbrīks. Ar to kaļ sīkus izstrādājumus un norāda uzsitējam
vietu, kur sist ar uzsitējveseri. Rokas vesera masa no 0,5 kg (sīkiem kalumiem) līdz 2 kg (lielākiem
kalumiem). Rokas veseru kātus taisa no sīksta un sausa koka – bērza, kļavas vai ābeles. Kātu stingri
iestiprina veserī, galu aizķīlējot. Tā garums 300...350 mm, šķērsgriezums – ovāls, paresnināts
virzienā no vesera.
Uzsitējvesera masa 10...12 kg, kāta garums 600...700 mm. Ar to izdara spēcīgus sitienus pa
kalumu. Kātu, tāpat kā kalēja veserim gatavo no sīksta koka (ozola, oša, kļavas) ovālu, to cieši
nostiprinot un noķīlējot.
Bez pamata darba rīkiem, kalējs lieto palīgrīkus: kliedekļus, gludveserus, veidveserus, caursitņus,
cirtņus u.c. Kliedekļus lieto sagatavju stiepšanas paātrināšanai. To forma var būt dažāda.
Gludveserus lieto kalumu virsmas nogludināšanai. Ar veidveseriem kalumiem piedod vajadzīgo
šķērsgriezuma formu. Caursitņus lieto urbumu un iedobumu veidošanai kalumos. Cirtņus lieto
kalumu aizciršanai un nociršanai. Kalēja instrumentus izgatavo no instrumentu tērauda.
Sagatavju satveršanai, noturēšanai vajadzīgā stāvoklī un grozīšanai, lieto lūkšas (13.9.att.). Tās
izgatavo no apaļa vai plakana profila tērauda ar oglekļa saturu 0,3...0,45%. Lūkšu kāta garums
parasti 400...700 mm, žokļu garums – 75...150 mm. Žokļu izveidojums ir atkarīgs no sagatavju
konfigurācijas un darba rakstura.
13.9 att. Kalēja lūkšas
Kalumu mērīšanai kalējs lieto lineālus, taustus, šablonus, stūreņus u.c. Ēzes apkalpošanai
izmanto biguli ogļu pieraušanai ēzē, iesmu izdedžu atraušanai, lāpstiņu ogļu piebēršanai, otu ūdens
uzšļakstīšanai pavardam un slotiņu ēzes sakopšanai.
Kalšanas operācijas.
Pēc sakarsēšanas ar uzsitienu pa laktu sagataves atbrīvo no plāvas. Kalšanas operāciju izvēlas
atbilstoši kaluma formai un prasībām. Izšķir sekojošas operācijas (13.10.att.):
71
Sēdināšana – operācija, kurā samazinot sagataves garumu, palielina šķērsgriezuma laukumu. Lai
sagatave neizliektos, tās garums nedrīkst pārsniegt diametru vairāk par 2,5. Sēdināšana nodrošina
radiālu šķiedru virzienu un to izvēlas izgatavojot zobratu, atloku, disku u.c. detaļu kalumus. Pastāv
arī vietēja sagataves sēdināšana.
Stiepšana – operācija, kurā palielina sagataves garumu, samazinot šķērsgriezuma laukumu.
Sagatavi stiepj ar uzsitieniem vai uzspiedieniem, to grozot un virzot uz priekšu. Stiepšanas
paātrināšanai lieto kliedekļus un paveserus. Stiepjot izgatavo vārpstu tipa detaļu kalumus. Pastāv arī
vietējā stiepšana, kad šķērsgriezuma laukumu samazina tikai sagataves daļai.
Placināšana – stiepšanas paveids, tās uzdevums palielināt sagataves platumu, samazinot
augstumu. Placināšanu veic ar paveseriem.
Ciršana – operācija, kurā atdala daļu sagataves, vai aizcērtot sagatavi, lai atvieglotu plūdināšanu,
kaļot sarežģītas konfigurācijas kalumus.
Liekšana – operācija, kurā sagatavei piedod izliektu formu. Liekšanai izmanto laktas taisno galu,
kalēja skrūvspīles vai īpašas dakšas.
13.10.att. Kalšanas operācijas:
a – stiepšana; b – placināšana; c – aizciršana; d – ciršana; e – vietējā sēdināšana;
f – sēdināšana; g – liekšana; h – caurumošana; i – savērpšana.
Caurumošana – operācija, kurā kalumā izveido caurumus vai padziļinājumus. To veic ar
caursitņiem, izmantojot laktas urbumu vai īpašus paliktņus.
Savērpšana – operācija, lai sagrieztu sagataves vienu daļu attiecībā pret otru. To veic ar īpašām
dakšām un spīlēm.
Kalējmetināšana – spiedienapstrādes paveids, kas pielietojams mazoglekļa tēraudiem
(C=0,15...0,25). Nepieciešami kušņi: kvarca smilts un boraka maisījums. Metināšanas temperatūra
1350...14500C. Mūsdienās praktiski nelieto.
Lai novērstu iekšējo spriegumu rašanos, liela izmēra sagataves, kā arī no leģēta vai augsta
oglekļa satura tērauda sagataves karsē nedaudz lēnāk nekā maza izmēra sagataves. Jo lielāks ir
oglekļa saturs materiālā, jo zemāka ir pieļaujamā uzkarsēšanas temperatūra. Instrumentu tēraudiem
ar oglekļa saturu virs 0,7% sakarsēšanas temperatūra nedrīkstētu pārsniegt 9000C, bet mazoglekļa
tēraudam ar oglekļa saturu 0,1% tā ir pieļaujama līdz 12000C. Minimālā tērauda kalšanas
temperatūra ir 7000C, kad sagatave iegūst tumši sarkanu nokrāsu.
72
13.7. Tilpumštancēšana
Tilpumštancēšanu veic ar štancēšanas veseriem, kalšanas – štancēšanas kloķa spiednēm un
horizontālajām mašīnām. Ar tām izgatavo kloķvārpstu, sadales vārpstu, klaņu, kardānu krusteņu,
zobratu, sviru un citu detaļu sagataves.
Pēc uzbūves vienkāršākās ir veseru štances. Tās izgatavo divdaļīgas. Izšķir slēgtās un vaļējas
veseru štances (13.11.att.). Vaļējās štancēs ap kalumu dalījuma plaknē veidojas apmale. Tās masa
vidēji līdz 20% no kaluma masas. Lai pirmie piepildītos štances veiddobumi un tikai tad materiāls
plūstu uz apmali, sprauga dalījuma plaknē ir šaura ar lielu pretestību materiāla plūšanai. Tādēļ
štancēšanai vaļējās štancēs nepieciešama palielināta jauda. Slēgtajās štancēs apmales nav. Liekajam
sagataves materiālam nav kur noplūst, tādēļ nepieciešama ļoti precīza sagataves masa. Ražojot
kalumus slēgtajās štancēs, lieto tikai gabalsagataves. Vienkāršu kalumu ražošanai vaļējās štancēs
dažkārt var izmantot arī grupveida sagataves.
13.11.att. Viendobuma veseru štances: a – vaļējā; b – slēgtā;
1 – štances augšdaļa; 2 – štances apakšdaļa; 3 – kalums.
Izgatavojot sarežģītas konfigurācijas kalumus, lieto vairākdobumu štances. Kaļot sagatavi
pakāpeniski pārvieto no viena dobuma citā. Lielus kalumus vairākdobumu štancēs ražo no
gabalsagatavēm, bet mazākus no t.s. pārotām sagatavēm. Vispirms nokaļ sagataves vienu, pēc tam
otru galu. Kalšanu beidzot, kalumus atdala vienu no otra. Pārotās sagataves atvieglo tās satveršanu
un pārvietošanu no viena štances dobuma uz nākošo.
Kalumu apdarē ietilpst: apmaļu atgriešana, kalumu taisnošana, kaldināšana un plāvas
atdalīšana. Apmales atgriež ar īpašam štancēm. Nelieliem kalumiem tās atgriež aukstā stāvoklī,
lielākiem – karstā pēc izštancēšanas neļaujot kalumiem atdzist. Apmaļu atgriešanas štance sastāv no
matricas un puansona. Matricas darba virsmas kontūrai jāatbilst kaluma kontūrai, lai griezums
veidotos gluds un nebūtu nepieciešama papildus apstrāde.
Atdalot apmales kalumi bieži izliecas. Kalumus taisno īpašās taisnošanas štancēs – mazākus
aukstā, bet lielākus karstā veidā. Kalumu precizitāti paaugstina, tos kaldinot ar īpašām kloķa – klaņa
spiednēm (aukstā vai karstā veidā). Plāvu no kalumiem atdala īpašos rotējošos trumuļos, kur tie
beržas savā starpā, vai kodinot ar sālsskābi.
73
13.8. Lokšņu štancēšana
Lokšņu štancēšana ir izstrādājumu izgatavošana ar štancēm no loksnēm, lentām, vai sloksnēm.
Tērauda loksnes līdz 8...10 mm biezas štancē aukstā veidā, bet biezākas sakarsējot līdz kalšanas
temperatūrām. Lokšņu štancēšanas operācijas iedala – atdalīšanas un formas maiņas operācijās.
Atdalīšanas operācijās sagataves vienu daļu atdala no otras, un tās ir: griešana, izgriešana jeb
izciršana, caurumu izgriešana jeb caurciršana.
Formas maiņas operācijās sagatavi nesagrauj, bet pārvieto tās atsevišķās daļas attiecībā pret
citām. Pie tām pieder: liekšana, izvilkšana, apspiešana, atlokošana un veidošana. (13.12.att.).
Liekšana ir operācija, kurā pārveido sagataves ass līniju. Plastiskās deformācijas pavada elastīgās
un liektā daļa nedaudz atliecas. Izgatavojot liekšanas štances, elastīgo deformāciju lielums jāievērtē.
13.12.att. Formas maiņas operācijas:
a – izvilkšana; b – atlokošana; c – apspiešana; d – veidošana.
Izvilkšana ir operācija, kurā plakanu sagatavi pārveido dobā izstrādājumā. Ja nepieciešams dziļš
izvilkums, to iegūst vairākos pārgājienos ar vairākām izvilkšanas štancēm. Izvilkšanas štanču
puansoni un matricas atšķiras no izciršanas ar noapaļojumiem un palielinātām atstarpēm.
Apspiešana ir operācija, kurā samazina izvilktas detaļas vai caurules gala diametru. Veidošana ir
operācija, kurā sagatavi vietēji deformējot un nemainot materiāla biezumu, maina tā formu.
(piemēram, stiprības ribu izveidošana).
Lokšņu štancēšanas štances. Izšķir vienkāršas darbības un vairākoperāciju štances. Vienkāršas
darbības štance veic tikai vienu operāciju. Vairākoperāciju štances iedalās pakāpeniskas un
apvienotas darbības štancēs. Pakāpeniskas darbības štance vienā slīdņa pārgājienā veic divas
operācijas, bet katru savai detaļai (13,13.att.).
13.13.att. Pakāpeniskas darbības štance: 1 – izciršanas puansons; 2 – uztvērējs;
3 – caurciršanas puansons; 4 – caurciršanas matrica; 5 – izciršanas matrica; 6-atdure.
74
Apvienotas darbības štances vienā slīdņa pārgājienā tāpat veic divas operācijas, bet vienai un tai
pašai detaļai (13.14.att.).
13.14.att. Apvienotas darbības izvilkšanas štance:
1 – izciršanas matrica; 2 – atdura; 3 – noņēmējs; 4 – izspiedējs; 5 – izciršanas puansons un
izvilkšanas matrica; 6 – skārda sloksne; 7 – izvilkšanas puansons.
Kontroles jautājumi
1. Kāda metāla īpašība tiek izmantota metālapstrādē ar spiedienu?
2. Kādus materiālus izmanto apstrādē ar spiedienu?
3. Kādi ir galvenie spiedienapstrādes veidi?
4. Kādus izstrādājumus izgatavo ar spiedienapstrādi?
5. Raksturot auksto un karsto spiedienapstrādi .
6. Kas ir uzkalde?
7. Kādai jābūt sagatavju uzkarsēšanas temperatūrai?
8. Kādas nevēlamas parādības rodas tērauda sagatavju karsēšanā un kā tās novērst?
9. No kā ir atkarīgs sagatavju karsēšanas ilgums?
10. Velmēšanas process un kādus velmējumu sortimentus ražo?
11. Kas ir vilkšana un kādus izstrādājumus ražo vilkšanas procesā?
12. Kas ir presēšana un kādus izstrādājumus ražo presēšanas procesā?
13. Kādas ierīces un instrumentus izmanto kalšanas darbu veikšanai?
14. Ar ko atšķiras kalēju skrūvspīles?
15. Kādas ir galvenās kalšanas operācijas?
16. Kas jādara, ja sagatave ir pieņēmusi tumši sarkanu nokrāsu?
17. Kas ir kalējmetināšana?
18. Kā atvieglot kalšanas darbu izpildīšanas operācijas?
19. Kas ir tilpumštancēšana un kādu detaļu sagataves izgatavo tilpumštancēšanā?
20. Kādas operācijas veic ar lokšņu štancēšanu?
75
14. METINĀŠANA
Metināšana ir tehnoloģisks process, lai iegūtu neizjaucamus savienojumus. Metina metālus un to
savienojumus, kā arī nemetālus – plastmasas, stiklu u.c. Savienojuma veidošanās pamatā ir atomu
pievilkšanās spēku darbība. Lai ierosinātu to darbību, savienojamie elementi jātuvina attālumā, kas
mazāks par kristāliskā režģa parametru. Tuvināšanu šādā attālumā ierobežo: savienojamo elementu
virsmu negludums; oksīdu plēvītes uz materiāla virsmām; absorbēto gāzu pūslīši; mehāniska rakstura
netīrumi u.c.
Atbilstoši metodēm, kas nodrošina savienojamo elementu tuvināšanu nepieciešamajā attālumā,
metināšanu iedala: termiskajā, termomehāniskajā un mehāniskajā metināšanā. Pastāv aptuveni 60
dažādu metināšanas veidu, paveidu un paņēmienu.
Termiskā – elektroloka, elektrosārņu, elektronstaru, plazmas, jonu staru, lāzerstaru, indukcijas,
gāzmetināšana, termītmetināšana, kausēšanas.
Termomehāniskā – kontaktmetināšana, difūzijas, indukcijas spiedienmetināšana, gāzes
spiedienmetināšana, termokompresijas, elektroloka spiedienmetināšna, termīta spiedienmetināšana,
kalējmetināšana.
Mehāniskā – aukstā metināšana, sprādzienmetināšana, ultraskaņas, berzes, magnetoimpulsu.
Metināšanu izmanto dažādu metāla konstrukciju izgatavošanai un remontdarbu veikšanai, tā
nodrošina lielu darba ražīgumu un nepatērē daudz materiālu.
Praksē visbiežāk nākas sastapties ar šādiem metināšanas veidiem: elektroloka metināšanu;
gāzmetināšanu; kontaktmetināšanu; metināšanu aizsarggāzu vidē.
14.1. Gāzmetināšana
Gāzmetināšanas materiāli.
Gāzmetināšanā materiālu kausē ar gāzes liesmu, kas rodas sadedzinot deggāzi skābeklī. Biežāk
lieto acetilēnu, jo tā sadegšana nodrošina augstāku liesmas temperatūru.
Normālos apstākļos acetilēns C2H2 ir gāzveidīgs, nedaudz vieglāks par gaisu, - 810C temperatūrā
sašķidrinās. Ķīmiski tīram acetilēnam nav garšas un krāsas. Metināšanā lieto tehnisko acetilēnu, kas
satur piemaisījumus: amonjaku, sērūdeņradi u.c. Tie piedod acetilēnam raksturīgo smaržu un padara
to toksisku ( kaitīgu dzīviem organismiem). Lai novērstu tā polimerizāciju vai arī sadalīšanos, tā
temperatūra ražošanā nedrīkst pārsniegt 600C, un spiediens 0,1 Mpa. Acetilēnam ilgstoši saskaroties
ar sudrabu vai varu, rodas eksplozīvi savienojumi. Tādēļ acetilēna ražošanas, uzglabāšanas un
transportēšanas aparatūras izgatavošanai nedrīkst izmantot tīru varu un vara sakausējumus, kuros
vara saturs pārsniedz 70%, kā arī sudrabu.
Tehnisko acetilēnu iegūst no kalcija karbīda un ūdens:
CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2.
Savienojoties ar ūdeni, karbīds strauji sadalās, izdalot acetilēnu un veldzētus kaļķus. Reakcijā
izdalās arī siltums. Teorētiski 1 kg ķīmiski tīra kalcija karbīda dod 344,4 litri acetilēna, praktiski
iegūst tikai 230...280 litri acetilēna, jo tehniskais kalcija karbīds satur daudz piemaisījumu.
Kalcija karbīdu ražo, sakausējot neveldzētus kaļķus un koksu elektrokrāsnīs 1800...19000C
temperatūrā. Iegūto karbīdu sasmalcina un sašķiro pēc graudu lieluma četrās frakcijās: 2...8 mm,
8...15 mm, 15...25 mm un 25...80 mm. Kalcija karbīda sadalīšanās ātrums ir atkarīgs no granolācijas.
Lai novērstu karbīda smalksnes pārāk strauju sadalīšanos, to pirms lietošanas sajauc ar mazutu (1 kg
karbīda pievieno 40...50 grami mazuta). Kalcija karbīdu uzglabā un transportē hermētiski noslēgtās
tērauda skārda mucās. Tās jāatver ar misiņa lauzni un veseri vai speciālu nazi. Mucas nedrīkst atvērt
cērtot ar cirtni.
76
Gāzmetināšanā, īpaši griešanā ar gāzi, lieto arī citas deggāzēs: metānu, propāna – butāna
maisījumu, naftas gāzi, petrolejas un benzīna tvaikus. To liesmas temperatūras ir zemākas,
piemērotas viegli kūstošu materiālu – misiņa, alumīnija u.c. metināšanai un tērauda griešanai ar
skābekli.
Gāzmetināšanā un griešanā lieto tehnisko skābekli. Šķirne A satur ne mazāk kā 99,2%, bet šķirne
B ne mazāk kā 98,5% skābekļa. Skābekli iegūst: ķīmiski no reaktīviem, kuri savienojoties izdala
skābekli; elektrizējot ūdeni; no atmosfēras gaisa.
Izplatītākais un ekonomiski izdevīgākais ir paņēmiens skābekļa iegāšanai no gaisa. Tā pamatā ir
gaisā sastāvā esošā skābekļa un slāpekļa atšķirīgās sašķidrināšanās temperatūras. Vispirms gaisu ar
kompresoriem vairākkārt saspiež, atdzesē un tas sašķidrinās. Pēc tam ļauj iztvaikot un atdala
skābekli no slāpekļa. Viena m3 skābekļa masa normālā spiedienā, 200C temperatūrā – 1,33 kg.
Gāzmetināšanas liesma. Liesmas izskats, temperatūra un ietekme uz izkusušo metālu ir atkarīgs
no degmaisījuma sastāva. Mainot skābekļa un acetilēna attiecību degmaisījumā, var iegūt trīs veidu
liesmas: normālu jeb reducējošu; oksidējošu un karbonizējošu.
Lai iegūtu normālu liesmu, teorētiski uz vienu tilpuma vienību acetilēna, jādod viens tilpums
skābekļa. Praktiski skābekli dod nelielā pārākumā, 1,1...1,2 vienības uz vienu tilpumu acetilēna.
Normālā liesmā var izšķirt trīs zonas: apžilbinoši baltu serdi, tumšāku reducēšanas zonu un pilnīgas
sadegšanas zonu – liesmu (14.1.att.).
14.1.att. Normālas liesmas uzbūve
Serde ir cilindriska vai nedaudz koniska ar noapaļotu galu, apžilbinoši balta. Serdē acetilēns
sadalās ogleklī un ūdeņradī, ogleklis sakarst līdz baltkvēlei un spīd. Jo lielāka degļa jauda un
degmaisījuma izplūšanas ātrums, jo lielāki serdes izmēri. Serdes temperatūra ir relatīvi zema, līdz
5000C, un ar to materiāla kausēšana nav pieļaujama. Reducēšanas zona ir tumšākā krāsā, tās garums
atkarībā no degļa jaudas līdz 20 mm. Te ogleklis sadeg skābeklī un veidojas tvana gāze CO.
Reducēšanas zonā 2...4 mm attālumā no serdes ir visaugstākā temperatūra un sasniedz
3000...32000C. Materiāla kausēšanu veic ar šo liesmas daļu. Pilnīgas sadegšanas zonā notiek oglekļa
oksīda CO un ūdeņraža sadegšana atmosfēras skābeklī. Rodas ogļskābā gāze CO2, ūdens tvaiki un
slāpeklis. Šo liesmas daļu kausēšanai izmantot nedrīkst, jo tā veicina oksidēšanos.
Dodot uz vienu tilpumu acetilēna 1,2...1,5 tilpumus skābekļa, iegūst oksidējošu liesmu. Tai
Raksturīga īsāka un smailāka serde, īsāka reducēšanas zona un zilgana nokrāsa. Dodot uz vienu
tilpumu acetilēna 0,8...0,9 tilpumus skābekļa, iegūst karbonizējošu liesmu. Tai pagarināti serdes un
pilnīgas sadegšanas izmēri. Serdes forma nenoteikta, izplūdusi, tās galā izveidojas zaļgans oreols,
kas norāda uz acetilēna pārākumu. Reducēšanas zona ir gaišāka un dažkārt nav pat saskatāma. Ja
77
acetilēna pārākums ievērojams, liesma kūp. Karbonizējošas liesmas temperatūra ir zemāka,
salīdzinot ar normālu liesmu.
Liesmu izvēlas atkarībā no sametināmā materiāla. Normālu liesmu lieto metinot maza un vidēja
oglekļa satura tēraudus, bronzas un alumīniju. Čugunu un augsta oglekļa satura tēraudus, lai
paaugstinātu oglekļa saturu šuvē, metina ar karbonizējošu liesmu. Metinot misiņu, vai lodējot
čugunu ar misiņu, lieto oksidējošu liesmu.
Gāzmetināšanas iekārtas. Gāzmetināšanas postenis sastāv no acetilēna ģeneratora vai balona ar
reduktoru, skābekļa balona ar reduktoru, šļūtenēm un degļu komplekta (14.2.att.).
14.2.att. Gāzmetināšanas postenis: 1 – acetilēna reduktors; 2 – acetilēna ventilis; 3 – acetilēna
balons; 4 – skābekļa reduktors; 5 – skābekļa balons; 6 – šļūtenes; 7 – deglis.
Acetilēna ģeneratori ir aparāti, kuros iegūst no kalcija karbīda, iedarbojoties ar ūdeni, acetilēnu.
Ģeneratorus klasificē pēc vairākām pazīmēm: atkarībā no kalcija karbīda saskares veida ar ūdeni;
atkarībā no ražības; atkarībā no acetilēna spiediena.
Praksē visbiežāk lieto kombinētas darbības ģeneratorus. Izplatīti ir kontaktsistēmas ģeneratori ar
ūdens izspiešanu. To priekšrocības – pastāvīgs spiediens mainīgā darba režīmā. Atkarībā no acetilēna
spiediena izšķir: zemspiediena – spiediens nepārsniedz 0,1 Mpa; vidēja spiediena – spiediens
0,1...0,15 Mpa; augstspiediena – spiediens lielāks par 0,15 Mpa. Acetilēna ģeneratoriem pierīkoti
ūdensslēgi, kas novērš eksplozīvā maisījuma un atpakaļsitiena liesmas iekļūšanu ģeneratoros. Par
atpakaļsitienu sauc degmaisījuma uzliesmošanu degļa kanālos un liesmas izplatīšanos pretēji
acetilēna plūsmas virzienam. Tie rodas – strauji samazinoties skābekļa spiedienam, pārkarstot degļa
uzgalim vai aizsērējot deglim. Pēdējos gados acetilēna ģeneratoru lietošana ievērojami
samazinājusies. To vietā plaši lieto acetilēna balonus. To izmēri atbilst skābekļa balonu izmēriem,
bet tos uzpilda līdz 1,6 MPa spiedienam. Lai atšķirtu no skābekļa baloniem, tos krāso baltā krāsā ar
sarkanu uzrakstu – Acetilēns. Lai pievienojot nesajauktu šļūtenes, acetilēna uzgalim ir kreisā vītne,
bet ventiļi izgatavoti no tērauda. Skābekļa balonu tilpums 40 litri, tos uzpilda līdz 15 MPa
spiedienam, un pilnā balonā ietilpst 6000 litri skābekļa. Balonu noslēdz ventilis, kas izgatavots no
misiņa. Tā uzdevums nepieļaut gāzes noplūdi, regulēt izplūdi, un nodrošināt vienkāršu un drošu
reduktora pievienošanu. Ja ventilis bojāts, vai uz tā ir eļļas traipi, balons nav derīgs ekspluatācijai.
Skābekli no balona drīkst patērēt, līdz tā spiediens pazeminās līdz 0,05...0,1 MPa. Skābekļa balonus
krāso zilā krāsā.
Gāzu reduktoru uzdevums ir pazemināt gāzes spiedienu līdz darba spiedienam, nodrošināt
nemainīgu darba spiedienu un automātiski noslēgt gāzu caurplūdi, pārtraucot gāzes patēriņu.
78
Reduktorus iedala: atkarībā no gāzes veida – gaisa, skābekļa un acetilēna; pēc konstrukcijas – sviru
un atsperu, pēc regulēšanas pakāpju skaita – vienpakāpes un divpakāpju.
Skābekļa baloniem lieto apgrieztas darbības atsperu reduktorus (14.3.att.). Tiem ir divas kameras
– augstspiediena un zemspiediena.
14.3.att. Skābekļa reduktora uzbūves shēma: 1-drošības vārsts; 2-uzmavuzgrieznis;
3-augstspiediena manometrs; 4-augstspiediena kamera; 5-slēgatspere; 6-redukcijas vārsts; 7zemspiediena manometrs; 8-zemspiediena kamera; 9-membrāna;
10-spiedatspere; 11-spiediena regulēšanas skrūve.
Augstspiediena kamera savienota tieši ar skābekļa balonu. Kanālu, kas savieno abas kameras,
noslēdz redukcijas vārsts un to piespiež slēgatspere. Zemspiediena kamera noslēgta ar elastīgu
membrānu. Tās viena puse savienota ar vārstu, bet otrā pusē atrodas spiedatspere un spiediena
regulēšanas skrūve. Abām kamerām pievienoti manometri, kas mēra gāzes spiedienu – viens gāzes
balonā, otrs – šļūtenē. Kad reduktors nestrādā, spiedatspere ir brīva un slēgatspere piespiež vārstu
ligzdai. Gāze zemspiediena kamerā neieplūst. Iegriežot regulēšanas skrūvi, spiedatspere tiek
saspiesta, tā spiež uz membrānu, paceļ vārstu un ielaiž gāzi zemspiediena kamerā. Zemspiediena
kamerā gāze izplešas un spiediens samazinās. Gāzi patērējot, spiediens zemspiediena kamerā
samazinās, spiedatspere izstiepjas un membrāna paver vārstu. Gāzes ieplūde atjaunojas. Gāzes
patēriņam samazinoties, spiediens zemspiediena kamerā pieaug un membrāna piever redukcijas
vārstu, samazinot gāzes caurplūdi. Pārtraucot gāzes patēriņu, vārsts noslēdz gāzes plūsmu no
augstspiediena uz zemspiediena kameru. Ar skrūves palīdzību ieregulē nepieciešamo darba
spiedienu. Reduktoru balonam pievieno ar uzmavuzgriežņa palīdzību. Skābekļa reduktora
uzgriežņiem ir labā ¾ collu cauruļvītne, bet deggāzu reduktoriem – kreisā. Lai novērstu traucējumus
reduktoru darbībā, skābekļa ventilis jāatver lēni un vienmērīgi.
Gāzu pievadīšanai deglim izmanto vulkanizētas gumijas šļūtenes, deggāzei ar divām, skābeklim
ar trim kokvilnas vai linu auduma kārtām. To iekšējais diametrs 9,5 mm. Šļūtenēm jābūt izturīgām
un lokanām, lai netraucētu metinātāja kustības. Minimāli pieļaujamais šļūteņu garums 5 metri.
Šļūteņu galus nostiprina ar atkvēlināta tērauda stiepli. Šļūtenes regulāri jāpārbauda ar palielinātu
spiedienu – skābekļa ar 2,0 MPa, acetilēna ar 0,5 MPa spiedienu. Pirms degļa pievienošanas,
šļūtenes izpūš ar attiecīgo gāzi. Lai pievienojot deglim, šļūtenes nesajauktu vietām, acetilēna uzgalim
uzgriezta kreisā vītne.
Metināšanas deglis ir galvenais gāzmetinātāja darbarīks. Tā uzdevums ir nodrošināt pareizu
degmaisījuma sastāvu un augstas temperatūras liesmu. Izšķir inžektora un bezinžektora tipa degļus.
Biežāk lieto inžektora tipa degļus. Acetilēna un skābekļa ieplūdi regulē ar ventiliem. Normālai
inžektortipa degļa darbībai nepieciešams skābekļa spiediens 0,3...0,4 MPa, bet acetilēna – 0,01...0,02
MPa.
Metinot dažāda biezuma materiālus, nepieciešama atbilstoša degļa jauda. To nodrošina, mainot
degļa uzgaļus. Liesmas temperatūra nav atkarīga no degļa jaudas.
79
Aizdedzinot degli, pirmais jāatver skābekļa, bet pēc tam nedaudz acetilēna ventilis. Pēc degļa
aizdedzināšanas, jānoregulē liesma. Pārtraucot darbu, pirmais jāaizver acetilēna, bet pēc tam
skābekļa ventilis. Atpakaļsitiena gadījumā, kas rodas pārkarstot vai aizsērējot deglim, nekavējoši
jānoslēdz acetilēna padeve un ar izplūstošo skābekļa strūklu jāatdzesē deglis.
Gāzmetināšanas tehnoloģija.
Ar gāzmetināšanu savieno galvenokārt plānus biezumā līdz 2 mm lokšņu materiālus. Izplatītākie
ir sadursavienojumi. Leņķa, T-veida un pārlaidsavienojumus izvēlas reti. Ja metināmo lokšņu
biezums 0,5...1,0 mm, veido atloku šuves, lokšņu malas atlokot 1...2 mm platumā, saliekot bez
spraugas un sametinot bez piedevmateriāla. Biezākas loksnes metinot sadursavienojumos, starp
loksnēm atstāj nelielas spraugas – 0,5...2,0 mm. Pirms metināšanas savienojamās lokšņu malas
10...20 mm platumā attīra no rūsas, eļļas u.c. veida traipiem nodedzinot ar gāzes liesmu. Metinātā
savienojuma kvalitāte un darba ražīgums ir atkarīgs no degļa jaudas. To izvēlas pēc sametināmo
lokšņu biezuma un materiāla fizikālajām īpašībām. Ja biezāks sametināmais materiāls, labāka
siltumvadītspēja, lielāka tā ietilpība un augstāka kušanas temperatūra, lielākai jābūt degļa jaudai.
Mazoglekļa tēraudu metināšanai degļa jauda norādīta rokasgrāmatās, citu materiālu metināšanai to
aprēķina:
P = A•s,
kur P – acetilēna patēriņš, l/h;
A – koeficients, kas raksturo sametināmo materiālu. Tā vērtības dotas rokasgrāmatās;
S – sametināmo lokšņu biezums, mm.
Metināšanas zonai pievadītā siltuma daudzums ir atkarīgs no degļa slīpuma leņķa. Metinot
biezākas loksnes ar labu siltuma vadītspēju, degļa slīpuma leņķi ietur 60...900, metinot plānus
izstrādājumus – 20...450. (14.4.att.).
Piedevmateriāla diametru izvēlas atkarībā no materiāla biezuma un metināšanas virziena.
Kreisajam metināšanas paņēmienam lieto nedaudz resnākas stieples, orientējoši:
s
d ≅ + 2.
2
Labajam metināšanas paņēmienam –
s
d = + 1.
2
Metinot deglis jātur tā lai kausējamā vieta atrastos liesmas reducēšanas zonā 2...6 mm no liesmas
serdes. Piedevmateriāla stieples galam jāatrodas vai nu liesmas reducēšanas zonā, vai iegremdētam
izkausētajā šuvē.
Gāzmetināšanā degļa pārvietošanai lieto divus paņēmienus – labo un kreiso. Metinot ar labo
paņēmienu, liesma vērsta pretēji degļa pārvietošanas virzienam. Metināšanas process norit virzienā
no kreisās uz labo pusi. Ar labo metināšanas paņēmienu šuve labāk aizsargāta no apkārtējās vides
skābekļa un slāpekļa iedarbības, lēnāk dziest un tās mehāniskās īpašības labākas. Šuves izskats
nedaudz sliktāks, jo liesma traucē procesa pārskatāmību.
Kreisajā metināšanas paņēmienā liesma vērsta degļa pārvietošanās virzienā un vairāk karsē
nesametināto materiālu. Deglis atrodas aiz piedevmateriāla un metināšanas process norit virzienā no
labās uz kreiso pusi. Prakse pierādījusi, ka metinot loksnes biezumā līdz 4 mm, ražīgāks ir kreisais
paņēmiens, jo liesma veic priekškarsēšanu.
Metinot loksnes biezākas par 5 mm un krāsainos metālus, parasti lieto labo metināšanas
paņēmienu.
80
14.4.att. Degļa slīpuma leņķis
Gāzmetināšanas paņēmieni:
a – labais; b – kreisais.
Gāzmetināšanā metāla sakarsēšanas un atdzišanas ātrums ir mazāks nekā elektroloka metināšanā.
Šuves zonā metālā veidojas palielināta izmēra graudi, savienojumam ir maza stiprība un veidojas
samērā lielas deformācijas. Gāzmetināšana izdevīga, ja detaļu biezums ir līdz 2 mm. Biezāku detaļu
metināšanai izdevīgāk lietot loka metināšanu. Parastās metināšanas jomas ir: santehnisko ierīču
montāža; uzkausēšana; viegli kūstošu metālu metināšana; dažādu lietu detaļu remonts.
Griešana ar skābekli.
Griešana ar skābekli materiālu griezuma vietā neizkausē, bet sakarsē līdz temperatūrai, kurā tas
sadeg skābeklī. Ar skābekli var griezt tikai tādus materiālus, kuru uzliesmošanas temperatūra
skābeklī zemāka par kušanas temperatūru, bet oksīdi kūst temperatūrā, kas zemāka par
uzliesmošanas temperatūru. Griešanai ir piemēroti mazoglekļa tēraudi. Pieaugot oglekļa saturam, to
griešana apgrūtinās un, ja oglekļa saturs pārsniedz 1%, griešana kļūst neiespējama. Leģējošie
elementi ar retiem izņēmumiem pasliktina griešanu. Čuguna griešana nav iespējama, jo tas vispirms
izkūst un tikai tad deg skābeklī, tādēļ griezuma vieta negluda. Griešanai nepadodas arī alumīnijs, jo
tā oksīdu kušanas temperatūra ir augstāka par alumīnija vārīšanās temperatūru. Vara un tā
sakausējumu griešanu apgrūtina labā siltumvadītspēja.
Griešanai ar skābekli izmanto īpašus griešanas degļus. No metināšanas degļiem tie atšķiras ar
papildus skābekļa pievadu un ventīli padeves regulēšanai. Griešanas procesā, metālam sadegot
skābeklī, izdalās liels siltuma daudzums, kas 6...8 reizes pārsniedz karsēšanas liesmas izdalīto
siltuma daudzumu, tādēļ griešanai ar skābekli var sekmīgi lietot acetilēna aizstājējgāzes – propāna –
butāna maisījumu, naftas gāzi, benzīna un petrolejas tvaikus.
81
14.2. Kontaktmetināšana
Kontaktmetināšanas pamatā ir sametināmo detaļu vietēja sakarsēšana ar elektrisko strāvu un to
saspiešana. Kontaktmetināšana ir augstražīgs detaļu savienošanas process. To iedala –
sadurmetināšanā, punktmetināšanā un rullīšmetināšanā.
Sadurmetināšana.
Sadurmetināšana iedalās metināšanā ar spiedienu un metināšanā ar apkausēšanu. Atkarībā no
tehnoloģiskajām īpatnībām tai varbūt vairāki paveidi.
Sadurmetināšanā ar spiedienu metināmās detaļas cieši iespīlē metināšanas mašīnas žokļos,
kam pievadīta liela stipruma elektriskā strāva, un cieši saspiež (14.5.att.). Virsmu negluduma dēļ
detaļu saskarvirsmā ir liela pretestība un izdalās ievērojams siltuma daudzums. Detaļas virsmas
sakarst un kļūst plastiskas. Pēc tam strāvas plūsmu izslēdz. Spiediena un molekulāro spēku ietekmē
virsmas sametinās. Sadurmetināšana ar spiedienu ir piemērota neliela šķērsgriezuma detaļām (d< 20
mm).
14.5.att. Sadurmetināšanas shēma: 1,2 – sametināmās detaļas; 3-transformators;
4,5 – metināšanas mašīnas žokļi un vienlaicīgi strāvas pievadi.
Sadurmetināšanā ar apkausēšanu metināmās detaļas pirms strāvas ieslēgšanas savstarpēji
tuvina līdz vieglai saskarei. Ieslēdzot strāvu, notiek intensīva kontaktvirsmu apkausēšanās.
Apkausētās virsmas saspiež ar nelielu spēku, izkusušais metāls aizpilda spraugu un notiek virsmu
sametināšanās. Apkausēšanas paņēmienu lieto, ja saskarvirsmas nav gludas. Apkausēšanai lieto
strāvu ar blīvumu 20 A/mm2 un spriegumu 12...15 V. Detaļu saspiešanas spiediens ir 15...50 MPa.
Sadurmetināšanai ar apkausēšanu ir vairākas priekšrocības: virsmas nav speciāli jāsagatavo, var
sametināt dažādu marku tēraudus, detaļas var būt ar atšķirīgu konfigurāciju.
Punktmetināšana.
Punktmetināšanā metināmās loksnes saspiež starp vara elektrodiem, caur kuriem plūst strāva. Tā
kā vara elektrodi ir labi strāvas un siltuma vadītāji, maksimālais siltuma daudzums izdalās kontakta
vietā starp metināmām detaļām. Siltuma ietekmē materiāls kļūst plastisks vai pat nedaudz izkūst un
spiediena ietekmē sametinās. Tad strāvu izslēdz un spiedienu samazina. Atkarībā no elektrodu
novietojuma izšķir vienpusēju un divpusēju punktmetināšanu (14.6.att.).
Izšķir cieto un mīksto punktmetināšanas režīmu. Mīkstajā režīmā ir vienmērīga karsēšana,
mazāka metināšanas jauda, bet process ilgstošs. Šādi metina mazoglekļa tēraudus. Mīkstajā režīmā
strāvas blīvums ir 80...100 A/mm2, spiediens – 15...40 MPa, bet caurplūdes ilgums – 0,5...3 s.
Cietajam metināšanas režīmam ir augstāks darba ražīgums, jo strāvas blīvums ir
160...400A/mm2, spiediens 40...120 MPa un strāvas caurplūdes ilgums 0,1...1 s. Cieto
punktmetināšanas režīmu lieto, metinot nerūsošos tēraudus, alumīnija un vara sakausējumus, kā arī
plānus tērauda skārdus. Elektrodiem ir dobs vidus, lai tos varētu dzesēt ar ūdeni. Punktmetināšanu
var viegli automatizēt, tāpēc to plaši izmanto masveida un lielsēriju ražošanā.
82
14.6.att. Punktmetināšanas procesa shēma: a-divpusējā punktmetināšana;
b-vienpusējā punktmetināšana; 1-metināmās loksnes; 2- elektrodi;
3-transformators; 4-šuves shēma.
Rullīšmetināšana.
Rullīšmetināšanā metināmās loksnes saspiež starp veltnīšiem. Strāvai plūstot caur tiem, kontakta
vietā izveidojas sametināts punkts. Veltnīšiem rotējot, metināmās loksnes pārvietojas un sametinātie
punkti pārklāj cits citu un veidojas nepārtraukta šuve (14.7.att.).
14.7.att. Rullīšmetināšanas shēma:
1 – metināšanas loksnes; 2 – rullīši.
Rullīšmetināšanu var veikt, strāvai plūstot nepārtraukti vai impulsveidā. Ar nepārtrauktu strāvu
metina īsas, līdz 1 mm biezas mazoglekļa tērauda loksnes. Impulsveida strāva nodrošina stabilāku
metināšanas procesu un samazinātu termiskās ietekmes zonu. Ar impulsveida strāvu metina
nerūsošos tēraudus, alumīniju, varu un tā sakausējumus. Metināmo lokšņu biezums var būt līdz 3
mm. Ar rullīšmetināšanu metina visdažādākās tvertnes (piem., automobiļu un traktoru būvē), taru,
caurules, traukus darbam zem spiediena, kā arī citus hermētiskus izstrādājumus no plānām metāla
loksnēm.
14.3. Metināšanas aizsarggāzes
Elektrometināšana aizsarggāzēs ir izplatīts metināšanas paņēmiens. To veic ar kūstošiem vai
nekūstošiem volframa un ogles elektrodiem. Iekārta sastāv no strāvas avota, metināšanas automāta
vai pusautomāta, gāzes elektrodegļu komplekta un gāzu baloniem. Degļi paredzēti elektroda
iestiprināšanai, strāvas pievadīšanai, gāzes patēriņa un strūklas regulēšanai. (14.8.att.).
Pusautomātiskajā metināšanā aizsarggāzēs lieto speciālus šļūteņu pusautomātus, bet automātiskajā –
universālos automātus. Par aizsarggāzēm lieto tīru argonu un hēliju, vai to maisījumu ar dažām
aktīvām gāzēm – ūdeņradi, skābekli, kā arī ogļskābo gāzi.
83
14.8.att. Metināšanas aizsarggāzēs shēma: 1-elektrods; 2-korpuss; 3-deglis; 4-degļa uzgalis; 5sprausla; 6-uzkausētais materiāls; 7-šķidrais metāls; 8-elektroloks;
9-metināmā detaļa.
Metināšana aizsarggāzu vidē salīdzinājumā ar metināšanu ar segtiem elektrodiem nodrošina
labāku aizsardzību pret gaisa skābekli un slāpekli, kā arī labāku loka siltuma izmantošanu.
Metināšanas iekārta un tehnoloģija ir samērā vienkārša, metināšanu var veikt dažādos telpiskos
stāvokļos, to iespējams mehanizēt un automatizēt.
Metināšanu ogļskābās gāzes vidū plaši izmanto, metinot oglekļa tēraudu, kā arī tērauda lējumu
brāķa labošanai, nodilušo detaļu uzkausēšanai un atjaunošanai.
Metināšanu inerto gāzu vidē – argonā, hēlijā vai to maisījumos – izmanto nerūsējošu tēraudu,
titāna, alumīnija, vara, to sakausējumu un magnija sakausējumu metināšanai. Šāda metināšana tiek
veikta ar kūstošiem vai nekūstošiem elektrodiem, izmantojot līdzstrāvu vai maiņstrāvu. Elektrodu
stieples sastāvam jāatbilst metināmā pamatmetāla sastāvam. Par nekūstošo elektrodu izmanto
volframa stiepli, kuru iestiprina deglī. Apdarināto malu aizpildīšanai loka zonā ievada piedevu
stienīti.
14.4. Elektrometināšana
Metināšana ar elektroloku ir izplatīts metināšanas veids. Tā piemērota visu tērauda marku
metināšanai mašīnbūvē, celtniecībā un remontdarbos. Elektroloks ir nepārtraukta elektriskā
izlādēšanās jonizētu gāzu vidē. To pavada ievērojama siltuma daudzuma izdalīšanās un gaismas
starojums. Loks deg starp elektrodu un sametināmo materiālu. Loku baro ar līdzstrāvu vai
maiņstrāvu. Ja izmanto līdzstrāvu un mīnus spaile – katods pievienots elektrodam, bet plus –
sametināmai detaļai, tad tāds slēgums ir metināšana ar tiešās polaritātes līdzstrāvu. Metināšanu ar
apgrieztās polaritātes līdzstrāvu pielieto plānu detaļu metināšanā, jo pie plus spailes izdalās lielāks
siltuma daudzums un nenotiek strauja plāno detaļu kausēšanās. Par elektrodu var lietot nekūstošu
ogles stienīti un piedevmateriālu, vai kūstošu atbilstoša materiāla stiepli. Praksē biežāk lieto kūstošus
metāla elektrodus, loku barojot ar līdzstrāvu vai maiņstrāvu.
Elektroloka ierosināšana.
Elektroloku var ierosināt, sakarsējot elektroda virsmu līdz augstai temperatūrai, kad elektronu
kinētiskā enerģija pārsniedz darbu, kas nepieciešams to atraušanai no vadītāja virsmas. Ar elektrodu
īslaicīgi pieskaras metināmai virsmai. Saskarvirsmu negludums samazina kontakta laukumu un
palielina strāvas blīvumu. Tādēļ izdalās liels siltuma daudzums un elektroda gals apkūst (14.9.att.).
Atvirzot elektrodu, virsmas spraiguma spēku ietekmē tā galā veidojas metāla piliens ar sašaurinātu
kakliņu. Sašaurinājumā palielinās strāvas blīvums un temperatūra. Piliena notrūkšanas brīdī tā
pārsniedz pat materiāla iztvaikošanas temperatūru un metāla tvaikos aizdegas loks.
84
Normālā temperatūrā un spiedienā gaiss elektrisko strāvu nevada. Gaiss kļūst par vadītāju, ja
satur jonus. Gaisa spraugas jonizācijas process sekojošs. Elektroni, kas atrāvušies no sakarsētā
katoda, ar lielu ātrumu virzās uz anodu. Ceļā saduroties ar gaisa molekulām tās saskalda jonos un
elektronos. Jaunie joni un elektroni saskalda citas sastaptās molekulas un spraugā starp katodu un
anodu izveidojas jonizēta vide, kas nodrošina elektroloka stabilu degšanu.
14.9.att. Elektroloka rašanās: a – īssavienojums; b – elektroda gala apkušana;
c – piliena un kakliņa veidošanās; d – loka aizdegšanās.
Metināšanas strāvas avoti.
Metināšanai lieto maiņstrāvas un līdzstrāvas avotus. Ekonomiski izdevīgi ir maiņstrāvas agregāti.
To lietderības koeficients augstāks – 0,83...0,85, līdzstrāvas iekārtām – 0,50...0,54. Elektroenerģijas
patēriņš ar maiņstrāvas iekārtām mazāks. Tās arī lētākas. Maiņstrāvas iekārtas lieto alumīnija
sakausējumu metināšanai aizsarggāzēs un tērauda konstrukciju metināšanai, kas biezāki par 2 mm.
Līdzstrāvas iekārtas nodrošina stabilāku metināšanas režīmu un kvalitatīvāku savienojumu. Ar to var
metināt plānākus izstrādājumus, kā arī metināt jebkurā telpas stāvoklī.
Metināšanas transformatori var būt vienfāzu un trīsfāzu ar normālu vai palielinātu magnētisko
izkliedi. Atkarībā no uzdevuma tos iedala: universālajos, rokas elektrometināšanas, automātiskās
metināšanas un speciālajos (vairākloku, elektrosārņu, mazgabarīta u.c.). Atkarībā no tukšgaitas
sprieguma tos iedala ar normālu spriegumu (70 V) un ar paaugstinātu tukšgaitas spriegumu (80 V un
vairāk). Tiem paaugstinātas prasības darba aizsardzībai.
Līdzstrāvas avotus iedala taisngriežu iekārtās un ģeneratoros. Taisngriežu iekārtām plašs strāvas
regulēšanas diapazons, labs dinamiskums, augsts lietderības koeficients, droša ekspluatācija, kluss
darbs, bet tie jūtīgi pret pārslodzēm, īsslēgumiem un elektrotīkla svārstībām. Tiem nepieciešama
papildus dzesēšana. Taisngriežu iekārtas parasti lieto automātiskajā un pusautomātiskajā metināšanā.
Rokas elektrometināšanā plašāk lieto ģeneratorus. Tiem individuāls enerģijas avots (bieži
iekšdedzes motors) un tie piemēroti darbam celtniecības objektos un remonta darbos.
Prasības elektrometināšanas elektrodiem.
Rokas elektrometināšanā lieto segtos elektrodus. Tiem izvirzītas prasības, kas attiecas uz visiem
elektrodiem: viegli jāaizdedzina un jātur stabils loks; segumam un serdenim jākūst vienmērīgi un
vienlaicīgi; jāveido sārņi, kas vienmēŗīgi pārklāj šuvi un viegli atdalās pēc tās sacietēšanas; segumam
jābūt mehāniski izturīgam; jānodrošina šuvei noteiktas mehāniskās īpašības un ķīmiskais sastāvs;
jānodrošina minimāli materiāla zudumi nodegot un izšlakstoties; elektrodu lietošana nedrīkst būt
toksiska – kaitīga metinātāja veselībai; elektrodu izgatavošanai jābūt vieglai un lētai.
Atsevišķiem elektrodu tipiem izvirza papildprasības: nodrošināt šuvei paaugstinātu cietību un
nodilumizturību, paaugstinātu korozijas izturību, paaugstinātu karstumizturību, iespēju metināt
jebkurā šuves stāvoklī telpā u.c. Uzskaitītās prasības jānodrošina atbilstošam elektroda serdeņa –
stieples ķīmiskajam sastāvam un vielām, kas ietilpst segumā.
85
Metināšanas stieple.
Elektrodus tērauda metināšanai izgatavo no īpašas standartam un vairākiem tehniskiem
noteikumiem atbilstošas stieples. Standarts paredz metināšanas stiepļu diametrus no 0,3 līdz 12 mm,
plašāk lieto 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0 un 6,0 mm stieples. Metināšanas stieples izgatavo no
vairāk nekā 80 dažādu marku tēraudiem. Vairākas markas pieder pie mazoglekļa tērauda t.sk. ar
normālu vai samazinātu sēra un fosfora saturu, ar normālu vai paaugstinātu mangāna saturu.
Ap 30 tērauda markas metināšanas stiepļu izgatavošanai pieder pie mazleģēta tērauda, bet vairāk
nekā 40 – pie augsti leģēta tērauda. Ziņas par stiepļu ķīmisko sastāvu dotas rokasgrāmatās. Jebkura
no metināšanas stieplēm raksturojas ar mazu oglekļa saturu (C=0,08...0,12%). Tas nepieciešams, lai
nodrošinātu šuvei augstu plastiskumu. Plašāk lieto mazoglekļa tērauda stieples. Augsti leģēta tērauda
stieples lieto tām atbilstošu materiālu metināšanai. Standarts paredz arī īpašas stieples cietu
nodilumizturīgu virsmu uzkausēšanai. Tām paaugstināts oglekļa saturs.
Stieples piegādā rituļos ar masu 100 kg. Ritulim pievienotā prečzīmē norādīts stieples diametrs,
materiāla marka un ķīmiskais sastāvs.
Metināšanas stieples izmanto kā piedevmateriālu gāzmetināšanā, metināšanai aizsarggāzēs, zem
kušņiem un rokas elektrometināšanas elektrodu izgatavošanai. Gatavojot elektrodus, stiepli taisno,
attīra no konservācijas, sacērt noteiktā garumā un pārklāj ar segumu.
Elektrodu seguma sastāvs.
Elektrodu segumam ir vairākas funkcijas un tā sastāvs komplicēts. Pēc funkcionālās nozīmes
segumā ietilpstošās vielas iedala: jonizētājās jeb stabilizētājās; gāzi veidotājās; sārņus veidotājās;
dezoksidētājās; leģētājās un saistvielās.
Metinātā savienojuma galvenais nosacījums – elektroloka stabilitāte. To veicina jonizējošās
vielas segumā. Kā jonizētājus piedod kālija vai kalcija savienojumus. Elektrolokā tie kūst, iztvaiko
un sadalās jonos un elektronos. Kālija savienojumi – potašs, kālija salpetris ir labāki jonizētāji, bet
biežāk lieto kalcija savienojumu – krītu, jo tas ir ievērojami lētāks.
Šķidro metāla pilienu aizsargāšanai no apkārtējās vides kaitīgās ietekmes pārejas brīdī, segumam
piedod gāzi veidojošas vielas. Tās ir organiskas izcelsmes vielas piemēram, koka milti, kokvilnas un
papīra smalksne, celuloze u.c. Lokā šīs vielas sadeg, rada kuplus dūmus un tie aptver metāla pilienus.
Šķidrā metāla aizsargāšanai šuvē, elektrodu segumam piedod sārņus veidotājus: mangāna rūdu,
marmoru, laukšpatu, magnezītu, magnetītu, ilmenītu, kaļķakmeni, mālzemi, dolomītu, kvarca smiltis
u.c. Elektrolokā šīs vielas kūst, pārklāj šuvi, aizsargā no straujas atdzišanas un apkārtējās vides
ietekmes. Sārņiem, lai nerastos ieslēgumi, jābūt vieglākiem par izkusušo metālu, jāuzpeld virs tā, bet
pēc šuves sacietēšanas viegli jāatdalās.
Neskatoties uz gāzu un sārņu aizsardzību, šuvē nokļūst ievērojams oksīdu daudzums. Oksīdu
satura samazināšanai, segumam pievieno dezoksidētājus: ferromangānu ferrosilīciju, ferrotitānu,
ferrohromu u.c. Mehānisko īpašību uzlabošanai, segumam pievieno leģējošos elementus: hromu,
mangānu, molibdēnu, titānu, niķeli u.c.
Saistvielu uzdevums – sasaistīt seguma komponentus un piedod tām stiprību. Par saistvielām
lieto šķidro stiklu, fenola sveķus u.c. vielas.
Elektrodu seguma tipi.
Būtisks elektrodu izvēlē ir seguma tips. Atkarībā no sārņu ķīmiskā sastāva un reakcijas uz
izkausēto metālu, elektrodu segumus iedala tipos. Izšķir seguma tipus: rūdas skābo –
starptautiskais apzīmējums – A; bāzisko – B; celulozes jeb organisko – C; rutila – R; jaukto –
apzīmējumu veido atbilstošo burtu kombinācija, piemēram, RR – titāna rūdas – rutila biezais
segums, RC – rutila – celulozes, RA – rutila – rūdas skābais segums, RB – rutila – bāziskais
segums.
Rūdas skābais segums satur dzelzs un mangāna oksīdus, kas rada šuvē paaugstinātu oksīdu un
ūdeņraža saturu. Tā rezultātā pazeminās šuves stiprība. Segums nenovērš šķidrā metāla
izšļakstīšanos, tādēļ rodas ievērojami elektrodu masas zudumi. Segums novērš poru rašanos, tādēļ
veidojas hermētiski blīvas šuves. Metināšanu veic ar maiņstrāvu un tiešās un apgrieztās polaritātes
līdzstrāvu.
86
Bāziskā elektrodu seguma pamatā fluorkalcija un kalcija karbonāti (marmors, krīts u.c.). Šuvei
maza tieksme plaisāt, tādēļ elektrodi piemēroti liela šķērsgriezuma šuvēm. Tās plastiskas un
triecienizturīgas.
Organiskais segums satur lielu daudzumu organisko vielu, kas nodrošina labu gāzu caurlaidību,
bet rada maz sārņu. Elektrodi piemēroti lielu konstrukciju metināšanai un celtniecības montāžas
darbiem. Segums nenovērš šķidrā metāla pilienu izšļakstīšanos, kas rada ievērojamus elektrodu
masas zudumus. Segums higroskopisks. Glabājot mitrās telpās uzsūc mitrumu. Pirms metināšanas
elektrodus nepieciešams izkarsēt.
Rutila seguma pamatā titāna rūdas. Segums nodrošina blīvu šuvi, mazus metāla zudumus
izšļakstoties, labi stabilizē loku, ļauj metināt jebkurā telpas stāvoklī arī ar maiņstrāvu. Rutila seguma
elektrodi aizvieto rūdas skābos elektrodus. Jauktie segumi apvieno katra atsevišķa seguma tipa
priekšrocības.
Elektrodu klasifikācija
Metināšanas elektrodus klasificē pēc vairākām pazīmēm. Atkarībā no uzdevuma atbilstoši
Eiropas standartam EN 499 tos iedala:
Oglekļa un mazleģēto konstrukciju tēraudu metināšanai;
Normalizēto smalkgraudaino konstrukcijas tēraudu metināšanai;
Spiedienizturīgo tērauda katlu un cauruļu metināšanai;
Austenītklases nerūsošo un karstumizturīgo tēraudu metināšanai;
Cietu nodilumizturīgu virsmu uzkausēšanai.
Līdzīgs iedalījums ar nelielām atšķirībām pastāv arī Krievijas standartā – GOSTā.
Atkarībā no šuves mehāniskajām īpašībām elektrodus iedala tipos. Kritērijos, kas nosaka
iedalījumu, pastāv atšķirības. Eiropas standartā EN par kritēriju pieņemts minimālais tecēšanas
robežspriegums N/mm2 (14.1.tabula), vācu standartā DIN un GOSTā – stiepes robežspriegums
N/mm2. Marķējumos elektrodu tipu norāda ar koda skaitli, kas parasti ir desmit reizes mazāks par
attiecīgā kritērija vidējo vērtību (piemēram, koda skaitlim 42 Eiropas standartā ar minimālo
tecēšanas robežspriegumu – 420 N/mm2,vācu standartā DIN atbilst koda skaitlis – 51, kas norāda, ka
izturība stiepē ir robežās – 530...680 N/mm2, bet GOSTā – 50, kas norāda, ka izturība stiepē nav
zemāka par 500 MPa).
14.1.tabula
Šuves mehānisko īpašību kodi
Koda
skaitlis
35
38
42
46
50
Minimālais tecēšanas
robežspriegums
N/mm2
355
380
420
460
500
Stiepes
robežspriegums
N/mm2
400...570
470...600
500...640
530...680
560...720
Minimālais
relatīvais
pagarinājums %
22
20
20
20
18
Oglekļa un mazleģēto tēraudu metināšanai Eiropas standarts paredz elektrodu tipus: 35; 38; 42;
46; 50, GOSTs – 38; 42; 46; 50; 55 un 60. Katram tipam atbilst viena vai vairākas elektrodu markas,
kas tuvāk raksturo šuves īpašības un nosaka metināšanas.
Atkarībā no seguma biezuma (attiecības D/d), elektrodus iedala: plānseguma – D/d<1,20,
Vidēja biezuma – D/d = 1,20...1,45, bieza – D/d = 1,45...1,8, sevišķi bieza – D/d> 1,8.
87
Marķējums
Šāds iedalījums pastāv tikai GOSTā. Vācu DIN un Eiropas EN standarts biezo segumu paredz
tikai Rutila seguma elektrodiem un tos apzīmē – RR.
Pēc šuves novietojuma telpā un iespējamā metināšanas virziena atbilstoši Eiropas standartam EN
499 elektrodus iedala piecās grupās. Šuves novietojumu telpā un iespējamo metināšanas virzienu
88
norāda elektrodu prečzīmēs. Metināšanas strāvas veidu un polaritāti, elektrodu aizdedzes spriegumu
arī norāda prečzīmēs skat. marķējumu.
Atsevišķiem elektrodiem izvirza papildprasības – nodrošināt noteiktu šuves triecienizturību
zemās temperatūrās, noteiktu šuves ķīmisko sastāvu, kā arī reglamentē pieļaujamo ūdeņraža
koncentrāciju šuvē.
Elektrodu marķēšana
E 46 6 1Ni B 1 2 H5
Kur E – rokas vadības elektroda apzīmējums;
46 – minimālā tecēšanas robežsprieguma kods;
6 – temperatūras kods, kurā trieciena enerģija nav mazāka par 47 J;
1Ni – simbols, kas norāda vidējo niķeļa saturu ap 1%;
B – elektroda seguma tipa apzīmējums;
1 – kods , kas norāda strāvas veidu un polaritāti;
2 – kods, kas norāda iespējamo šuves stāvokli telpā;
H5 – maksimāli pieļaujamais ūdeņraža saturs, mml 100 gramos izkausētā metāla.
Elektrometināšanas tehnoloģija
Metināto savienojumu konstruktīvie elementi standartizēti. Sametināmo malu apstrādi veic
atbilstoši materiāla biezumam un metināšanas paņēmienam. Sametinot 1...3 mm biezas loksnes,
malas atloka 3...5 mm augstumā, saliek bez spraugas un sametina(14.10.att.). Trīs līdz astoņus
milimetrus biezas loksnes metina sadursavienojumā, starp tām atstājot 1...3 mm platu spraugu.
Biezākām loksnēm malas veido slīpas V vai X veidā un saliek ar spraugu 3...5 mm.
Elektrodus metināšanai izvēlas galvenokārt pēc tipa. Mazoglekļa tēraudu metināšanai (šuves
stiprība stiepē 320...500 MPa) lieto elektrodu tipus E 35, E 38, E 42 (pēc Eiropas standarta EN 499),
vidēja oglekļa satura tēraudu (stiprība stiepē 500...600 MPa) metināšanai – elektrodu tipus E 46, E
50.
14.10.att. Sametināmo malu sagatavošana: a – malas atlokot;
b – bez īpašas apstrādes; c – slīpi V veidā; d – slīpi X veidā.
Elektroda diametru d izvēlas atkarībā no sametināmo detaļu malu biezuma un īpašībām,
orientējoši d = 0,5 no s (s – malu biezums mm). Eiropas standarts paredz elektrodu diametrus: 2,0;
2,5; 3,2; 4,0; 5,0 u.c. Strāvas stiprumu ieregulē atbilstoši elektroda diametram, orientējoši:
I = k·d, A
kur k – strāvas blīvums uz katru elektroda diametra mm. Metinot mazoglekļa tāraudus – k =
40...50 A/mm; metinot vidēja oglekļa satura tēraudus – k = 30...40 A/mm; metinot čugunu
– k = 20 A/mm.
Optimālais metināšanas strāvas stiprums dots elektrodu prečzīmēs. Turpat ar nosacītiem
apzīmējumiem norādīts: seguma tips, strāvas veids, polaritāte, aizdedzes spriegums, pieļaujamais
šuves novietojums telpā u.c. veida informācija.
89
Elektroloku ierosina ar īslaicīgu uzsitienu pa sametināmo detaļu, pēc tam to atvirza 2...5 mm
attālumā. Metināšanas gaitā metinātājs veic trīs kustības: atbilstoši elektroda kušanas ātrumam, to
tuvina šuvei, lai saglabātu nemainīgu loka garumu; pārvieto elektrodu šuves garenvirzienā; ar
elektroda galu veic šķērskustības. Tās atkarīgas no metinātāja iemaņām un var būt dažādas
(14.11.att.). Plānas loksnes metina bez šķērskustībām.
Šuves telpā var būt apakšējas, vertikālas un virsgalvas. Izdevīgākās metināšanai ir apakšējās
šuves. Vertikālās šuves visbiežāk metina no apakšas uz augšu. Virsgalvas šuves, lai atvieglotu
pilienu pārnešanu, metina ar īsāku loku. Biezus materiālus metina vairākās kārtās. V veida šuves
metina vairākās kārtās no vienas puses, pēc tam sametina pamatni no otras puses. Deformāciju
samazināšanai X veida šuves metina pārmaiņus no vienas un otras puses. Garas vienlaidu šuves
metina atsevišķos posmos.
14.11.att. Elektrodu šķērskustību varianti
Automātiskā un pusautomātiskā metināšana zem kušņiem
Rokas elektrometināšanā ir nevienāda savienojuma kvalitāte garenvirzienā, augsta darbietilpība
un zems darba ražīgums. Automātiskajā metināšanā elektroloks deg izolēti no apkārtējās vides, jo
kausēšanas vietā no tvertnes tiek uzbērti kušņi. Tie elektrolokā kūst un pārklāj šuvi ar sārņu kārtu.
Kušņu pārpalikumu pēc tam atsūc tvertnē. Automātiskajā metināšanā mehanizēta elektroda stieples
padeve un elektroloka pārvietošana šuves garenvirzienā (14.12.att.). Tai ir augstāks elektroloka
siltuma izmantošanas koeficients (90...95%) un 5...10 reizes augstāks darba ražīgums.
14.12.att. Automātiskā metināšana zem kušņiem: a – metināšanas shēma;
b – kausēšanas shēma; 1 – kušņu tvertne; 2 – kušņu atsūcējs; 3 – stieples kasete un padeves
mehānisms; 4 – elektrods; 5 – sārņi; 6 – kušņi; 7 – sacietējusī šuve;
8 – nesacietējusī šuves daļa.
Izšķir divu tipu automātiskās metināšanas iekārtas – ar kūstošu metāla stieples elektrodu un ar
nekūstošu elektrodu. Loka barošanai izmanto taisngriežu iekārtas vai līdzstrāvas ģeneratorus.
90
Ar automātisko metināšanu parasti veido sadursavienojumus ar taisnām šuvēm. Pusautomātiskajā
metināšanā zem kušņiem stieples un kušņu padeve automatizēta, bet elektroloka pārvietošanu šuves
garenvirzienā veic metinātājs. Elektroda stiepli no kasetes ievada padeves mehānisms lokanā vadā,
kas to virza uz elektrodu turētāju un šuves zonu. Lokano vadu izmanto arī strāvas pievadīšanai. Ar
pusautomātisko metināšanu metina visu veidu savienojumus ar taisnām, līklīniju vai gredzenveida
šuvēm.
Elektrometināšanas kušņi.
Kušņu uzdevums ir analogs elektrodu segumam. Tiem jāstabilizē elektroloks, jānodrošina šuvei
noteiktas mehāniskās īpašības vai ķīmiskais sastāvs, jānovērš poru un plaisu rašanās, jārada sārņi,
kas viegli atdalās no šuves.
Atkarībā no izgatavošanas, kušņi iedalās kausētos un keramiskajos, pēc sārņu rakstura – bāziskos
un skābos, bet pēc ķīmiskā sastāva – ar lielu, vidēju vai mazu silīcija un mangāna saturu. Kausētos
kušņus iegūst, kausējot atbilstošu šihtu liesmā vai elektrokrāsnīs, pēc tam granulējot. Mazoglekļa
tēraudus vislabāk metināt ar zema mangāna satura stiepli un augsta mangāna satura (45...48%)
kušņiem.
Keramisko kušņu izgatavošanas tehnoloģija ir analoga elektrodu seguma sastāva sagatavošanai.
Pēc sastāvā ietilpstošo komponentu sajaukšanas, masu pārvērš 1...3 mm granulās izžāvē un izkarsē.
Keramisko kušņu priekšrocība, ka tie ļauj lēģēt šuvi ar jebkuru elementu.
Leģēto tēraudu metināšana
Leģēto tēraudu metināšanu apgrūtina: atsevišķu leģējošo elementu (mangāna, hroma u.c.)
izdegšana; grūti kūstošu oksīdu veidošanās; karbīdu veidošanās pa graudu robežām, kas pavājina
šuves stiprību; vājāka siltuma vadītspēja un termisko spriegumu pastiprināšanās; mazāki rūdīšanās
kritiskie ātrumi, kas metinātam savienojumam atdziestot gaisā veicina termiskās iedarbības zonas
rūdīšanos; marku un ķīmiskā sastāva daudzveidība.
Leģēto tēraudu metināšanā īpaši precīzi jāietur noteiktais metināšanas režīms, jāizvēlas īpaša
seguma elektrodi, nav pieļaujama pārkarsēšana, jāveic savienojamo elementu priekškarsēšana un
metinātā savienojuma termiskā pēcapstrāde.
Nerūsošie hromtēraudi satur 12...14% hroma un oglekli – 0,1...0,4%. Ja oglekļa saturs līdz 0,2%,
tie metinās apmierinoši. Hroma izdegšanu novērš, lietojot īpašus elektrodus, kas papildus šuvi leģē ar
hromu. Hromtēraudu metinātie savienojumi ir trausli. Plastiskumu atjauno tos atkvēlinot 7600 C
temperatūrā. Hromtēraudus, kas satur vairāk par 17% Cr, metina sakarsējot šuves zonu līdz 2000 C
temperatūrai.
Metinot mangāna tēraudus ar C saturu 0,8...1,3% un mangānu – 12...14%, novērojama austenīta
daļēja pārvēršanās martensītā, kas samazina plastiskumu un veicina plaisāšanu. To novērš
mangāntēraudus metinot ar palielinātu ātrumu un termiskās iedarbības zonu papildus dzesējot ar
ūdeni. Precīzi dati par leģēto tēraudu metināšanā izmantojamiem elektrodiem un režīmu doti
rokasgrāmatās.
Čuguna metināšana
Metināšanu apgrūtina šuves balināšanās un plaisāšana, čuguna marku un īpašību daudzveidība.
Pastāvošos čuguna metināšanas paņēmienus iedala:
Čuguna karstajā metināšanā, sakarsējot visu sametināmo izstrādājumu;
Čuguna puskarstajā metināšanā, sakarsējot tikai metināšanas zonu;
Čuguna aukstajā metināšanā – bez iepriekšējas karsēšanas.
Izstrādājumu karsē kameru krāsnīs lēni un vienmērīgi līdz 600...6500 C temperatūrai.
Gāzmetināšanā liesmu ieregulē karbonizējošu, par kušņiem lieto boraku, bet piedevmateriālam
izmanto 5...20 mm resnus čuguna stienīšus ar paaugstinātu līdz 3,5% oglekļa un silīcija saturu.
Čuguna karsto elektrometināšanu veic ar čuguna elektrodiem, strāvas blīvumu izvēloties 20 A uz
katru elektroda diametra milimetru. Pēc metināšanas izstrādājumu ievieto krāsnī un kopā ar to lēni
91
atdzesē. Čuguna karstā metināšana nodrošina kvalitatīvu savienojumu, bet tā ir sarežģīta un
darbietilpīga, tās pielietojums ierobežots.
Čuguna puskarstā metināšana piemērota tikai vienkāršas konfigurācijas izstrādājumiem ar
nelieliem šuves izmēriem. Pirms metināšanas sakarsē tikai šuves zonu vai dažkārt tikai detaļu līdz
350...5000 C temperatūrai. Puskarstā metināšana nenodrošina pietiekami labus rezultātus un to lieto
reti.
Čuguna aukstajā metināšanā veidojas cieta un trausla termiskās iedarbības zona, kura bieži
plaisā. Neskatoties uz to auksto metināšanu lieto bieži, jo nav nepieciešama speciāla sagatavošanās.
Auksto metināšanu veic: ar mazoglekļa tērauda elektrodiem; ar monētmetāla elektrodiem; ar
kombinētiem elektrodiem; ar speciāliem tērauda un čuguna elektrodiem.
Metinot čugunu ar mazoglekļa tērauda elektrodiem, gar metināmās plaisas malām šahveida izurbj
urbumus, urbumos iegriež vītni un saskrūvē tapskrūves. Pirmos sametina tapskrūvju galus, pēc tam
pakāpeniski visu plaisu. Metina lēni ar lieliem pārtraukumiem, ļaujot šuvei pilnīgi atdzist. Elektrodus
izvēlas līdz 4 mm diametrā. Tapskrūves nodrošina termisko spriegumu pakāpenisku pāreju no šuves
uz detaļu.
Čuguna metināšnu ar monētmetāla elektrodiem lieto, labojot defektus lējumos, kas atklājušies
pēc mehāniskās apstrādes. Monētmetāls – monels satur 70% niķeļa un 28% vara, un nodrošina zemas
cietības viegli apstrādājamu šuvi.
Kombinētie elektrodi sastāv no vara stieples, ko apvij alvotais tērauda skārds, un krīta – šķidrā
stikla seguma. To paveids ir elektrodu kūlis, kas sastāv no viena vai diviem tieviem tērauda
elektrodiem apvītiem ar vara stiepli. Šuve gan balinās, bet tā veidojas no atsevišķiem iecirkņiem, ko
apņem plastiskais varš.
Čuguna aukstā metināšana ar mazoglekļa tērauda vai čuguna elektrodiem ar speciālo grafīta –
ferrosilīcija segumu, šuves balināšanos un plaisāšanu nenovērš, bet to plaši lieto, jo metināšanas
process ir vienkāršs. Čuguna elektrometināšanu veic tikai ar līdzstrāvu.
Alumīnija metināšana
Alumīnija metināšanu apgrūtina:
• grūti kūstošā alumīnija oksīda Al2O3 veidošanās. Alumīnijs kūst 6000 C temperatūrā, vārās 16000
C temperatūrā, bet alumīnija oksīda kušanas temperatūra ir 20580 C. Oksīds pārklāj alumīnija
pilienus un traucē to savienošanos. Alumīniju metina, lietojot aktīvus kušņus vai elektrodus ar
aktīvu segumu, kas ķīmiski šķīdina oksīdus. Aktīvo segumu veido no hlora un fluora sāļu
maisījuma (NaCl, KCl, LiF u.c.);
• metināšanu apgrūtina alumīnija labā siltuma vadītspēja un lielais kušanas siltums, kādēļ
nepieciešama palielināta siltuma jauda;
• alumīnijs izkūstot nemaina krāsu, kas apgrūtina metināšanas procesa novērošanu un vadīšanu.
Alumīnija elektrometināšanu veic ar paaugstinātas jaudas apgrieztās polaritātes līdzstrāvu un
aktīva seguma alumīnija elektrodiem. Sekmīga ir tā automātiskā metināšana ar alumīnija stieples
elektrodu un aktīviem kušņiem. Visplašāk izplatīta ir alumīnija un tā sakausējumu metināšana
aizsarggāzēs – argona vidē (alumīnija MIG/MAG metināšana). Metināšanas režīmi doti 14.2.tabulā.
Tā nodrošina visaugstāko šuves kvalitāti. Metina ar kūstošiem alumīnija elektrodiem.
Alumīnija – magnija un alumīnija – cinka sakausējumus metina tāpat kā tīru alumīniju.
Apgrūtināta ir duralumīnija (Al + Cu) metināšana, jo termiskās iedarbības zonā novērojama
oksidēšanās pa graudu robežām, kas pavājina savienojumu stiprību. Apmierinoši alumīnijs un tā
sakausējumi metinās ar kontaktmetināšanas paņēmieniem, nepieciešama tikai paaugstināta siltuma
jauda.
Alumīnija gāzmetināšana ir maz efektīva, bet to lieto plaši. Metina ar normālu gāzes liesmu,
lietojot aktīvos kušņus. Pēc metināšanas, lai nesāktos korozija, šuvi atbrīvo no sārņiem.
92
14.2.tabula
93
Vara un tā sakausējumu metināšana
Vara metinātību ietekmē piemaisījumi: skābeklis, slāpeklis, bismuts un svins. Skābeklis veido
vara oksīdu Cu2O, kas ar varu veido viegli kūstošu eitektiku. Tā novietojas pa graudu robežām un
veicina šuves karstlūstamību un padara to trauslu arī parastajās temperatūrās. Šķidrajam varam
piemīt tieksme šķīdināt gāzes. Šuvei atdziestot gāzu šķīdība samazinās un metinātais savienojums
veidojas porains.
Vara gāzmetināšanu veic ar paaugstinātas jaudas gāzes liesmu, lietojot kušņus: boraku, borskābi
vai bora anhidrītu. Metinot loksnes, kas biezākas par 5 mm, veic iepriekšēju šuves zonas
priekškarsēšanu. Par piedevmateriālu izmanto vara stiepli ar alvas vai pat sudraba piedevu, kas
uzlabo šķidrplūstamību.
Vara elektrometināšanu veic ar ogles vai metāla elektrodiem. Metāla elektrodus izgatavo no vara
stieples ar speciālu segumu. Metina ar īsu loku un apgrieztās polaritātes līdzstrāvu, strāvas blīvumu
izvēloties 50...60 A/mm2. Vara metināšana nav plaši izplatīta, jo šuves mehāniskās un fizikālās
īpašības ir vājākas par pamatmetālu.
Ar labām sekmēm varu metina aizsarggāzēs, argonā, slāpeklī, vai to maisījumā. Metināšanu veic
ar volframa elektrodiem un tiešās polaritātes līdzstrāvu, par piedevmateriālu izmantojot silīciju, alvu
un mangānu saturošu vara stiepli. Pirms metināšanas vēlama pamatmetāla iepriekšēja karsēšana līdz
5500 C temperatūrai.
Misiņu metināšanu apgrūtina cinka iztvaikošana, kas veido šuves porainību un pavājina stiprību.
Cinka tvaiki ir indīgi, tādēļ metinot jālieto respiratori. Misiņus metina līdzīgi varam, veicot
papildpasākumus, kas samazina cinka iztvaikošanu. Pēc jaunākā paņēmiena misiņu metina, lietojot
boraka tvaikus saturošus kušņus. Tos padod kopā ar acetilēnu. Boraka anhidrīts savienojas ar cinka
oksīdu un veido blīvu sārņu kārtu, kas pilnīgi novērš cinka iztvaikošanu. Misiņa elektrometināšana ir
apgrūtināta, bet to sekmīgi var veikt ar kontaktmetināšanas paņēmieniem. Bronzas ir lejamie
materiāli, to metināšana ierobežota un izmantojama defektu labošanai lējumos.
Kontroles jautājumi
1. Kas ir metālu metināšana un kā to var realizēt?
2. Kādi ir metināšanas veidi un paņēmieni?
3. Kādas gāzes izmanto gāzmetināšanā?
4. Kādu iekārtu izmanto un kā tā darbojas metinot ar gāzi?
5. Kāda ir gāzmetināšanas tehnoloģija?
6. Kādus metālus var griezt izmantojot gāzes liesmu, kā norit griešanas process?
7. Raksturot elektrisko kontaktmetināšanu – kādi ir tās veidi.
8. Raksturot elektrisko sadurmetināšanu.
9. Raksturot elektrisko punktmetināšanu.
10. Raksturot elektrisko rullīšmetināšanu.
11. Raksturot elektrometināšanas procesu aizsarggāzu vidē.
12. Kādus metālus var sametināt izmantojot elektrisko loku?
13. Kā notiek elektrometināšana ar elektroloku, izmantojot savienojuma metodi?
14. Kādas prasības tiek izvirzītas elektrometināšanas elektrodiem?
15. Raksturot elektrodu seguma sastāvu un tā ietekmi uz metinājuma šuvi.
16. Raksturot elektrodu marķēšanu atbilstoši Eiropas standartam EN 499.
17. Raksturot elektrometināšanas tehnoloģiju.
18. Raksturot automātisko un pusautomātisko metināšanu zem kušņiem.
19. Kādas ir leģēto tēraudu, čuguna, alumīnija, vara un to sakausējumu metināšanas īpatnības un
kā veic to metināšanu.
20. Raksturot elektrometināšanas iekārtu un tās parametrus.
94
15. METĀLU LODĒŠANA
Par lodēšanu sauc metālu savienošanas procesu, izmantojot viegli kūstošu papildmetālu –lodi.
Procesa laikā pamatmetāls ir ciets, bet lode izkūst. Detaļas savienojas, lodei saslapinot pamatmetālu,
kā arī lodei un pamatmetālam savstarpēji šķīdinoties un difundējot. Svins piemēram, neslapina varu,
tāpēc svins šai gadījumā nevar būt lode. Lai notiktu difūzija, lodējamām virsmām jābūt tīrām, it īpaši
no oksidēšanās. Virsmu tīrīšanai un aizsargāšanai lieto kušņus.
Lodēt iespējams visu marku leģētos un oglekļa tēraudus, cietsakausējumus, kaļamo un pelēko
čugunu, kā arī krāsainos un cēlmetālus un to sakausējumus. Var salodēt arī dažādus metālus un
sakausējumus, piemēram, tēraudu un cietsakausējumu. Lodēšanas priekšrocības: procesa
vienkāršība, lodējuma stiprība un tīrība, lodējamo detaļu izmēru un formas saglabāšana (pamatmetāls
netiek apkausēts), kā arī iespēja procesu mehanizēt un automatizēt. Ložu sastāva uzlabošana un
lodēšanas tehnoloģijas pilnveidošana ļauj lodēšanu arvien vairāk ieviest automobiļu, velosipēdu,
dažādu mehānismu un aparātu ražošanā. Izšķir divus lodēšanas veidus:
- lodēšana ar mīkstlodēm;
- lodēšana ar cietlodēm.
Mīkstlodēm ir maza mehāniskā stiprība (Rm = 50...70 N/mm2), tās kūst jau samērā zemā
temperatūrā (līdz 4000 C). Cietložu stiprības robeža sasniedz 500 N/mm2, bet kušanas temperatūra ir
augstāka par 5500 C.
Lodēšana ar mīkstlodēm
Ar mīkstlodēm lodēts savienojums neiztur lielu slodzi, tāpēc šo lodēšanas veidu izmanto tādu
detaļu blīvai savienošanai, kuras netiek pakļautas ievērojamiem spriegumiem (līdz 100 MPa). Plaši
izmanto alvas – svina lodes.
Viegli kūstošus metālus, piemēram, svinu, alvu un to sakausējumus, lodē ar speciālām viegli
kūstošām lodēm, kuras parasti ir daudzkomponentu eitektiski maisījumi.
Lodējot ar mīkstlodēm dzelzi, par kušņiem lieto cinka hlorīdu ZnCl2, amonija hlorīdu NH4Cl vai to
maisījumu. Šie kušņi, tāpat kā visi hlorīdi, paātrina rūsēšanu, tāpēc detaļu virsmas pēc lodēšanas
rūpīgi jānotīra. Vara un misiņa lodēšanai bez minētajiem kušņiem un alvas hlorīda visbiežāk izmanto
kolofoniju, bet, lodējot svinu un viegli kūstošus sakausējumus, - stearīnu. Visi šie kušņi labi šķīdina
oksīdu kārtiņu.
Lodējamo detaļu karsēšanu un lodes izkausēšanu veic ar vara lodāmuriem; gāzes degļiem, strāvu,
krāsnīs un citādi. Nereti lodējamās detaļas iegremdē vannā ar izkausētu lodi. Šis paņēmiens īpaši
ražīgs un ekonomisks ir masveida ražošanā.
Lodēšana ar cietlodēm
Lodēšana ar cietlodēm ļauj iegūt savienojumus, kas iztur lielus spriegumus, tāpēc šo lodēšanas
veidu izmanto daudzu mašīnu elementu izgatavošanai. Iespējams izveidot lodētus
pārlaidsavienojumus,
sadursavienojumus
un
slīpos
savienojumus.
Visbiežāk
lieto
pārlaidsavienojumus, kuru stiprību var palielināt, palielinot pārlaiduma laukumu.
Lai sagatavotu lodējamās virsmas, tās precīzi jāpielāgo un jāattauko ar karstu sārmu. Detaļas
iepriekš sastiprina, lai lodēšanas laikā tās nevarētu izkustēties. Jo mazāka sprauga, jo stiprāks ir
lodējums. Maksimāli pieļaujamais spraugas platums ir 0,1 mm, ieteicamākais – 0,01...0,02 mm.
Tērauda detaļas parasti lodē ar elektrolītisko varu. Melno un it īpaši krāsaino metālu un sakausējumu
lodēšanai izmanto arī dažādas vara – cinka, sudraba, alumīnija u.c. lodes.
Lodējot ar cietlodēm, par kušņiem visbiežāk lieto atūdeņotu boraku Na2B2O7, kas sakūst 7830C
temperatūrā; lodējot viegli kūstošus sakausējumus, borokam pievieno cinka hlorīdu ZnCl2, kālija
fluorīdu KF un citus sāļus.
Lodēšanai lieto indukcijas strāvas, elektriskās, naftas un gāzes krāsnis, kā arī vannas ar izkausētiem
sāļiem. Jāievēro , ka izkausētie sāļi, kas lodēšanas laikā labi aizsargā detaļas pret oksidēšanos, pēc
lodēšanas rūpīgi jānomazgā no detaļām.
95
Kontroles jautājumi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Kādu procesu sauc par metālu lodēšanu, raksturot to.
Raksturot metāla detaļu salodēšanas procesu ar mīkstlodi.
Kādas lodes lieto?
Kādēļ lodēšanas procesā jālieto kušņi?
Kādas ir kušņu īpašības un pielietošanas apstākļi?
Raksturot metāla detaļu salodēšanu ar cietlodi.
Kādas lodes un kušņus lieto?
96
II Daļa
METĀLGRIEŠANA
1. PAMATJĒDZIENI PAR METĀLU GRIEŠANU
Jebkurā mašīnbūves nozarē detaļas izgatavo šādi: sagataves iegūšana (liešana, kalšana,
velmēšana, štancēšana vai metināšana); tās mehāniskā un termiskā apstrāde.
Lielākai daļai mašīnu detaļu visdarbietilpīgākā ir mehāniskā apstrāde. Tās uzdevums ar
griezējinstrumentiem veidot detaļai vajadzīgo formu, izmērus un virsmas gludumu.
1.1.att. Metālgriešanas apstrādes veidi: 1- virpošana; 2 – frēzēšana; 3-urbšana;
4 – ēvelēšana; 5 – apaļslīpēšana; 6 – plakanslīpēšana.
Griezējinstrumentu griezējdaļā ir speciālas griezējšķautnes (griežņi, spirālurbji u.c.) vai liels
daudzums cietu, asu daļiņu (abrazīvie instrumenti). Turklāt skaidu var atdalīt arī ar elektroerozijas
paņēmienu. Apstrādājamo detaļu virsmas var būt plakanas, vienkāršas vai sarežģītas līklīniju
formas.
Lai izveidotu detaļai attiecīgas formas virsmu, sagatave un griezējinstruments jānostiprina
darbmašīnā, kuras darbīgās daļas piešķir sagatavei vai griezējinstrumentam nepieciešamo kustību.
Metālgriešanas mašīnu darbīgo daļu kustības iedala darba kustībās un palīgkustībās. Par darba
kustībām sauc kustības, kurās sagatavei tiek nogriezta skaida, bet par palīgkustībām – kurās skaida
netiek nogrieztā (griezējinstrumentu pievirzīšana, atvirzīšana u.c.). Metālu griešanas procesā jāievēro
tikai metālgriešanas mašīnu darba kustības, kuras savukārt iedala galvenajā un padeves kustībā.
Galvenās kustības uzdevums ir nodrošināt vajadzīgo griešanas ātrumu, bet padeves kustības
uzdevums – veidot skaidu. 1.1.att.
97
1.2. Skaidas veidošanās process
Jebkura griezējinstrumenta, piemēram, griežņu, spirālurbju, vītņurbju, zāģu, frēžu un pat abrazīvo
graudu griezošajām šķautnēm ir ķīļa forma. Ķīļa darbība atkarīga no apstrādājamā materiāla, ķīļa
veida un tā stāvokļa attiecībā pret apstrādājamo detaļu.
Ja griezējinstrumenta ķīļveida šķautni novieto pret apstrādājamo detaļu tā, kā parādīts 1.2.att., tā
spēka P iedarbe izraisa pret materiāla virsējo slāni lielu spiedienu, virsmas deformējas un atdalās
skaidas veidā.
1.2.att. Skaidas veidošanās process
Skaidas veidošanās galvenokārt atkarīga no apstrādājamā materiāla īpašībām. Plastisku metālu
apstrādē veidojas plūstoša skaida, kuras atsevišķie elementi nav redzami. Mazāk plastisku metālu
(piemēram, cieta tērauda) apstrādē veidojas šķelta skaida, kā parādīts attēlā. Trauslu metālu
(piemēram, čuguna) apstrādē skaida atdalās atsevišķu elementu veidā.
1.3. Griezējinstrumentu griezējdaļas galvenie elementi
Jebkura griezējinstrumenta griezējdaļai ir sarežģīta ģeometriska, nesimetriska forma. Viens no
visizplatītākajiem griezējinstrumentiem ir grieznis, kura griezējdaļā ietilpst visi griezējinstrumentu
raksturojošie elementi. Griežņa galvenā sastāvdaļa – galviņa – parādīta 1.3.attēlā.
1.3.att. Griežņa griezējdaļas elementi: 1-skaidvirsma; 2-galvenā mugurvirsma;
3-palīgmugurvirsma; 4-galvenais asmens; 5-palīgasmens; 6-griežņa virsotne.
Tajā redzami arī visi galvenie griezējdaļas elementi. Skaidvirsma (priekšējā virsma) ir tā griežņa
virsma, pa kuru noslīd skaida. Mugurvirsmas ir tās griežņa virsmas, kuras tiek vērstas pret
apstrādājamo detaļu. Galvenā mugurvirsma vērsta padeves virzienā, bet palīgvirsma – pretējā
virzienā. Galvenais asmens veidojas, galvenajai mugurvirsmai šķeļoties ar skaidvirsmu, bet
98
palīgasmens veidojas palīgmugurvirsmai šķeļoties ar skaidvirsmu. Griežņa virsotne ir abu asmeņu
salaiduma vieta. Lielākā daļa šo elementu ir visiem griezējinstrumentiem.
1.4. Pamatplakne un griešanas plakne
Sagatavei, kuru apstrādā ar griezni, izšķir šādas virsmas: apstrādājamā, apstrādātā un griešanas
virsma 1.4.att. Par apstrādājamo virsmu sauc detaļas virsmu, kura apstrādē tiek nogriezta. Par
apstrādāto virsmu sauc detaļas daļu, kura rodas pēc skaidas noņemšanas. Par griešanas virsmu sauc
detaļas virsmu, ko veido griezējinstrumenta galvenais asmens.
1.4.att. Griešanas plakne, pamatplakne un apstrādes virsmas.
Lai uzrādītu atsevišķu griežņa elementu – skaidvirsmas un galvenās mugurvirsmas novietojumu
(ar leņķiem) pret apstrādājamo detaļu, pieņem šādas izejplaknes: griešanas plakne un pamatplakne.
Par griešanas plakni sauc iedomātu plakni, kura pieskaras griešanas virsmai (perpendikulāri
rādiusam pieskares vietā) un iet caur galveno asmeni. Par pamatplakni sauc plakni, kas paralēla
garenpadevei (paralēla detaļas asij) un šķērspadevei (perpendikulāra detaļas asij).
1.5. Griežņa leņķi
Griežņa asmeņiem ir ķīļa veids. Ķīļa darbība ir atkarīga no novietojuma pret griešanas plakni un
pamatplakni. Tāpat kā vienkāršam ģeometriskam ķīlim, arī asmeņu ķīlim leņķi jāuzrāda šķēlumā,
kurš perpendikulārs ķīļa asmenim (griezējšķautnei). Lai parādītu visus griežņa leņķus (1.5.att.),
jāizdara slīpie griezumi. Tā kā griežņa leņķu ir daudz, tad, tos apskatot, jāievēro zināma secība.
Galvenie leņķi. Tos mēra šķēlumā (galvenajā šķēlējplaknē), kas perpendikulārs galvenajam
asmenim (1.5.att. šķēlums NN).
Galvenais skaidleņķis g (gamma) – veidojas starp skaidvirsmu un plakni, kas perpendikulāra
griešanas plaknei. Izšķir pozitīvo un negatīvo skaidleņķi. Ja skaidvirsma vērsta no virsotnes uz leju
(šaurs ķīlis), veidojas pozitīvais skaidleņķis, bet, ja skaidvirsma vērsta uz augšu (plats ķīlis), negatīvais skaidleņķis.
99
1.5.att. Griežņa leņķi
Galvenais mugurleņķis a (alfa) veidojas starp griešanas plakni un galveno mugurvirsmu.
Galvenais ķīļleņķis b (beta) (asinājuma leņķis) veidojas starp skaidvirsmu un galveno
mugurvirsmu. b= 90 – g – a.
Galvenais griešanas leņķis d (delta) veidojas starp griešanas plakni un skaidvirsmu
d= a+b
Līdzīgi šos leņķus galvenajā šķēlējplaknē var aplūkot arī citiem griezējinstrumentiem 1.6.att.
Palīgleņķi. Tos mēra šķēlumā (palīgšķēlējplaknē), kas perpendikulārs palīgasmenim (1.5.att.
šķēlums N1 – N1). Atsevišķu palīgleņķu nosaukums un noteikšana līdzīga galveno leņķu
nosaukumam un noteikšanai.
Leņķi plānā. Tos (virskatā) mēra starp garenpadeves virzienu un griezējšķautņu projekciju uz
plaknes.
Galvenais iestādīšanas leņķis f (fi) veidojas starp garenpadeves virzienu un galvenā asmens
projekciju uz plaknes.
Iestādīšanas palīgleņķis f1 veidojas starp garenpadeves virzienu un palīgasmens projekciju uz
pamatplaknes.
Virsotnes leņķis e (epsilons) veidojas starp galvenā asmens un palīgasmens projekcijām uz
pamatplaknes.
Galvenā asmens slīpuma leņķis l (lambada) veidojas starp galveno asmeni un taisni, kura
novilkta caur griežņa virsotni paralēli pamatplaknei (1.5.att. skats A) galvenā asmens projekcijas
plaknē. Izšķir pozitīvo un negatīvo leņķi l. Galvenā asmens slīpuma leņķi pieņem par pozitīvu, ja
griežņa virsotne ir zemāka par pārējiem punktiem, par negatīvu – ja griežņa virsotne ir augstākais
punkts uz galvenā asmens. Ja galvenais asmens ir paralēls pamatplaknei (visi galvenā asmens
punkti atrodas vienādā augstumā no pamatplaknes), tā slīpuma leņķis ir nulle.
100
1.6.att. Griezējdaļa dažādiem griezējinstrumentiem
1.6. Griežņa leņķu galvenie uzdevumi
Pareizi izvēlēti griežņa leņķi var palielināt griežņa kalpošanas ilgumu, samazināt griešanai
nepieciešamo spēku un jaudu, palielināt apstrādes ātrumu un uzlabot detaļas virsmas kvalitāti.
Galvenais skaidleņķis g atvieglo skaidas veidošanos. Jo lielāks ir skaidleņķis, jo mazāk
deformējas skaida griešanas procesā. Tādējādi tās atdalīšanai nepieciešama mazāka jauda. Tomēr
pārāk lielu skaidleņķi nedrīkst izvēlēties, jo tādā gadījumā samazināsies ķīļleņķis b un līdz ar to arī
griežņa griezējdaļas izturība. Mīkstiem un plastiskiem materiāliem skaidleņķi ņem lielāku nekā
cietiem un trausliem.
Galvenais mugurleņķis a veicina berzes samazināšanos starp sagatavi un galveno mugurvirsmu.
Ja a ir mazs, stipri palielinās berze, kuras ietekmē griezējinstruments strauji sasilst un ātri kļūst
neass, bet apstrādātās virsmas kvalitāte pasliktinās. Tātad arī leņķi a vajadzētu izvēlēties lielu, taču
samazinoties ķīļleņķim b un līdz ar to griezējdaļas izturībai, mugurleņķa palielināšana ir ierobežota.
Mīkstiem un plastiskiem materiāliem mugurleņķi ņem lielāku.
Tā kā galvenais iestādīšanas leņķis f palielina galvenā asmens dilšanu, tad tas jāizvēlas mazs.
Tōmēr mazs f rada griežņa atspiešanos un detaļas vibrēšanu, tāpēc, izvēloties f, jāņem vērā
darbmašīnas un apstrādājamās detaļas stabilitāte.
Iestādīšanas palīgleņķis f1 galvenokārt ietekmē apstrādātās virsmas negludumu. Jo mazāks f1, jo
gludāka apstrādājamā virsma un arī griežņa dilšana ir mazāka. Gludā apstrādē dažreiz f1 izveido
vienlīdzīgu nullei, bet, lai mazinātu griežņa atspiešanos un detaļas vibrēšanu, kas šajā gadījumā var
rasties, iestādīšanas palīgleņķi, vienlīdzīgu nullei, izveido tikai posmā, kas nedaudz pārsniedz
padeves lielumu.
Galvenā asmens slīpuma leņķis l. Tā galvenais uzdevums ir novadīt skaidu uz vienu vai otru pusi
(1.7.att.). Ja galvenais griezējasmens ir horizontāls pamatplaknei, skaida saritinās taisnā spirālē un
tās novadīšana ir apgrūtināta (l=0). Pozitīvais l novirza vītņveida spirāles skaidu pretēji padeves
virzienam (atpakaļ), bet negatīvais l- padeves virzienā (uz priekšu). Negatīvu l izvēlas, apstrādājot
mīkstus metālus, un ja īpaši jārūpējas par apstrādātās virsmas kvalitāti. Pozitīvu l izvēlas,
apstrādājot cietus materiālus, kā arī pārtrauktas virsmas, ja griežņi pakļauti triecienam, it sevišķi
lietojot cietsakausējuma griežņus.
101
1.7.att. Galvenā asmens pacēluma leņķa ietekme uz skaidas veidošanas virzienu.
1.7. Griezējinstrumenta noturība
Par griežņa noturību sauc tā nepārtraukto darba laiku, kamēr grieznis kļūst neass. Griežņa
noturību mēra minūtēs. Tā noturību galvenokārt ietekmē griešanas procesā izdalītais siltums, bet to
savukārt: griešanas ātrums; griezējinstrumenta materiāls; apstrādājamais materiāls; griešanas leņķis;
skaidvirsmas forma; griezējdaļas lielums; nogriežamās skaidas veids; apstrādes veids (virpošana,
urbšana u.c.).
Griešanas ātrums ir galvenais faktors, kas ietekmē griežņa noturību. Oglekļa instrumentu tērauda
griežņu noturība ir ļoti zema (zaudē lielāko daļu cietības pie 200...2500C). Ātrgriezējtērauda griežņi
pieļauj instrumentu asmeņu sakaršanu līdz 500...6000C. Vislielākā temperatūras izturība ir
cietsakausējumu griežņiem (1000...12000C), bet, tā kā tie ir trauslāki, tad bieži vien izdrūp asmeņi.
Lai novērstu izdrupšanu, jāizveido negatīvs skaidleņķis.
Mīkstas, drūpošas skaidas (krāsaino metālu, čuguna) spiediens darbojas perpendikulāri
skaidvirsmai netālu no griežņa virsotnes, bet elastīgas skaidas (tērauda) spiediens darbojas tālāk no
virsotnes. Tieši tāpēc, apstrādājot krāsainos metālus vai čugunu ar cietsakausējuma griežņiem,
izvēlas vairāk izturīgos, kaut arī mazāk cietos volframa-kobalta grupas cietsakausējuma griežņus.
Apstrādājot tēraudu, skaidas spiediens uz griežņa asmens darbojas tikai griešanas sākuma momentā,
bet pēc tam tiek pārnests tālāk no virsotnes. Tādejādi iespējams izveidot tādu skaidvirsmas formu,
kas vismazāk deformē skaidu (liels g) un nevājina asmens mehānisko izturību.
Griežņa griezējdaļas masīvāks grieznis labāk aizvada siltumu no griežņa asmens. Līdzīgi griežņa
noturību ietekmē arī nogriežamās skaidas šķērsgriezuma forma. Vienāda lieluma skaidu var
nogriezt un sasniegt vienādu ražīgumu, ja izvēlas lielu griešanas dziļumu (t) un mazu padevi (S) un
otrādi. Līdz ar to griežņa noturība ir lielāka, jo tad labāk novada siltumu no griežņa asmens.
Virpošanas griežņiem parasti noturību izvēlas šādu: oglekļa tērauda griežņiem – 15 min;
ātrgriezējtērauda griežņiem – 60 min; cietsakausējuma griežņiem – 120 min.
102
1.8. Griezējinstrumentu dzesēšana
Eļļojošo dzesēsanas šķidrumu galvenie uzdevumi ir sekojoši: griezējinstrumentu dzesēšana;
berzes samazināšana kontaktvirsmās; apstrādātās virsmas negluduma uzlabošana; atvieglot
apstrādājamā materiāla sagraušanu. Atkarībā no tā šķidrumus iedala trīs galvenās grupās: šķidrumi,
kurus lieto tikai instrumentu dzesēšanai; šķidrumi, kurus lieto tikai kontaktvirsmu eļļošanai;
šķidrumi, kurus lieto griezējinstrumentu dzesēšanai un daļējai kontaktvirsmu eļļošanai (emulsija).
Dzesēšanas šķidrumi. Ar tiem var ļoti labi novadīt siltumu no griešanas vietas. Kā dzesēšanas
šķidrumu izmanto ūdeni ar piedevām, kas palielina ūdens slapināmību (ziepes), pretestību korozijai
(sodu, boraku, potašu u.c.) un samazina ūdens cietību.
Eļļojošie šķidrumi. Tos izmanto izturīgas eļļojošas plēvītes izveidošanai starp skaidvirsmu un
skaidu, starp instrumenta mugurvirsmu un detaļu. Tādas plēvītes ievērojami samazina berzi
kontaktvietās, līdz ar to samazinās siltuma rašanās, kā arī griezējinstrumenta dilšana. Pie šīs grupas
pieder dažādas ūdenī nešķīstošas eļļas un dzīvnieku tauki. Ap strādājot krāsainos metālus ar lieliem
griešanas ātrumiem, jālieto vieglās (šķidrās) eļļas, kas labi piekļūst griešanas zonai. Apstrādājot
cietos tēraudus ar maziem griešanas ātrumiem, vairāk jālieto (biezās) smagās eļļas. Sevišķi smagos
apstākļos, kad nepieciešams, lai eļļas plēvīte izturētu lielu skaidas spiedienu, lieto eļļas ar sēra vai
hroma saturu. Pie augstām griešanas temperatūrām šie elementi izveido uz detaļas un instrumenta
virsmas savienojumus, kas novērš uzķepuma rašanos. Visizplatītākais šīs grupas pārstāvis ir
sulfofrezols.
Emulsijas. Parastām emulsijām galvenokārt piemīt dzesējošas īpašības, bet tās izveido arī
kontaktvirsmām eļļojošu slānīti. Tomēr šīs emulsijas iztur tikai mazus skaidas spiedienus. Vidēji
smagos griešanas apstākļos emulsijai jāpievieno eļļu piedevas.
Cietsakausējumu griezējinstrumentus parasti nedzesē, jo tiem ir bīstamas straujas temperatūras
maiņas, turklāt dzesēšana nedod arī vēlamo efektu. Čugunus parasti apstrādā bez dzesēšanas.
1.9. Griešanas ātrums
Par griešanas ātrumu (v) sauc instrumenta asmens pārvietošanos laika vienībā attiecībā pret
apstrādājamo virsmu un otrādi. Visiem apstrādes veidiem parasti griešanas ātrumu mēra metros
minūtē (m/min), bet slīpēšanā – metros sekundē (m/s). Lai gan griešanas ātrums ir galvenais faktors
griešanas režīmu izvēlē, tomēr praktiski darbmašīnu noteiktam griešanas ātrumam tieši iestādīt
nevar. Tāpēc iestāda noteiktu detaļas vai griezējinstrumenta apgriezienu skaitu minūtē (n). Ja detaļa,
kurai ir dažādi diametri, rotē ar vienu noteiktu apgriezienu skaitu minūtē, lielākajam diametram ir
lielāks aploces ātrums (v) nekā mazākajam. Līdz ar to svarīgi noteikt sakarību starp šiem trim
lielumiem (n,d,v).
Ja detaļa, kuras diametrs ir d (mm), vienā minūtē izdara vienu pilnu apgriezienu, tad aploces
punkts šajā laikā izdara pārvietojumu π ⋅ d . Izdarot n apgriezienus minūtē, punkta kopējais
pārvietošanās ceļš vienā minūtē ir n reizes lielāks, t.i, π ⋅ d ⋅ n (mm/min). Tā kā ātrums metrs
minūtē skaitliski 1000 reižu mazāks par ātrumu milimetrs minūtē, galīgā sakarība:
1000 ⋅ v
π ⋅d ⋅n
v=
;
n=
,
1000
π ⋅d
kur v – griešanas ātrums (m/min);
d – detaļas (griezējinstrumenta) diametrs (mm);
n – detaļas (griezējinstrumenta) apgriezienu skaits minūtē (apgr/min).
Parasti uz darbmašīnas nav tieši aprēķinātais apgriezienu skaits n, bet izvēlas tuvāko n un pēc
formulas pārbauda, vai faktiskais ātrums stipri neatšķiras no izvēlētā griešanas ātruma.
Eksperimentāli noteikts, ka starp griešanas ātrumu un griezējinstrumenta noturību pastāv noteikta
sakarība (1.8.att.).
103
1.8.att. Sakarība starp griešanas ātrumu un griežņa noturību: griežņa materiāls –
1-oglekļa instrumentu tērauds; 2-ātrgriezējtērauds; 3-cietsakausējums.
Pēc attēla pirmajām divām līknēm redzam, ka oglekļa ātrgriezējtērauda griežņu noturība
samazinās, pieaugot griešanas ātrumam. Pēc trešās līknes redzam, ka, palielinot griešanas ātrumu,
cietsakausējumu griežņu noturība sākumā arī samazinās, bet pēc tam pieaug, sasniedz maksimālo
vērtību un atkal samazinās. Šis process izskaidrojams galvenokārt ar to, ka, palielinoties griešanas
siltumam, skaida ir vieglāk atdalāma un, tikai pārāk pieaugot siltumam, instrumenta asmeņi sāk
zaudēt cietību, kā arī pazeminās noturība. Pēc līknes redzam, ka vienādai (50 min) atbilst divi
griešanas ātrumi (50 m/min un 160 m/min). Tātad izdevīgāk strādāt ar tiem griešanas ātrumiem, kas
vienādi vai lielāki par griešanas ātrumu pie maksimālas noturības (iesvītrotais laukums).
1.10. Uzķepums metālu griešanā
Apstrādes laikā instrumenta griezējelementi iespiežas metālā un nepārtraukti veido jaunas virsmas
(apstrādāto virsmu, skaidas virsmu). Griežņa un sagataves saskares vietā rodas augsts spiediens un
temperatūra, tāpēc uz griežņa no stipri deformētajām sagataves metāla daļiņām veidojas uzķepums.
Tas iegūst zināmu plastiskumu un var īslaicīgi noturēties uz griežņa virsmas. Uzķepumu norauj
skaida (no griežņa skaidvirsmas) vai arī sagatave (no griežņa mugurvirsmas). Uzķepumi rodas
haotiski – līdz 200 reizēm sekundē. To rašanās biežums atkarīgs no apstrādājamā metāla stigrības
un griešanas ātruma.
Uzķepumi nelabvēlīgi ietekmē griešanas procesu un virsmas kvalitāti: palielina apstrādātās
virsmas raupjumu, samazina apstrādes precizitāti, var būt par iemeslu vibrācijai sistēmā darbmašīna
– palīgierīce – instruments – detaļa.
Rupjā apstrādē uzķepums uz skaidvirsmas dažreiz ir pat vēlams, jo nedaudz palielina skaidleņķi,
kā arī pasargā to no dilšanas.
Gludā apstrādē uzķepums ir nevēlams, jo pasliktina apstrādāto virsmu, un sevišķi kaitīgs, ja sāk
veidoties arī uz mugurvirsmas.
Uzķepumu var samazināt šādi: jāstrādā vai nu ar maziem (līdz 3 m/min), vai sevišķi lieliem
(80...90 m/min) griešanas ātrumiem; jāsamazina griešanas leņķis (ja d = 450, uzķepums nemaz
nerodas); jālieto izturīgi eļļojošie šķidrumi; jālieto cietsakausējumu griezējinstrumenti, jo uz tiem
uzķepums veidojas retāk.
104
2. VIRPOŠANA
2.1.
Griešanas režīma izvēle virpošanā
Katras detaļas izgatavošanā svarīgi ir panākt nepieciešamo precizitāti un virsmas kvalitāti,
strādājot ar vislielāko darba ražīgumu. Darba ražīgums jebkurā apstrādē atkarīgs no griešanas
režīma izvēles. Griešanas režīmu galvenokārt ietekmē: griešanas dziļums; padeve; griešanas ātrums.
Izvēloties griešanas režīmu, sastāvdaļu lielumi jāsalīdzina ar attiecīgiem lielumiem darbmašīnas
pasē.
Griešanas dziļums (t) ir atstatums starp apstrādājamo un apstrādāto virsmu perpendikulāri
padeves virzienam. Virpošanā griešanas dziļums vienlīdzīgs diametru (pirms un pēc skaidas
noņemšanas) starpības pusei:
D−d
t=
;
2
kur t – griešanas dziļums (mm);
D – detaļas diametrs pirms skaidas noņemšanas (mm);
d – detaļas diametrs pēc skaidas noņemšanas (mm).
Rupjā apstrādē griešanas dziļums jāņem tāds, lai ar vienu gājienu noņemtu visu atstāto uzlaidi,
nelielāks kā 5 mm. Gludā apstrādē uzlaide gandrīz vienmēr jānoņem divos gājienos.
Padeve. Par padevi sauc griezējinstrumenta pārvietošanos gar apstrādājamo virsmu noteiktā laika
sprīdī. Virpošanā parasti uzdod padevi uz vienu apgriezienu (S), bet frēzēšanā uz vienu zobu (Sz).
Minūtes padeve izdevīga apstrādes nepieciešamā laika noteikšanai. Padevi gludā apstrādē izvēlas
atkarībā no apstrādātās virsmas kvalitātes, bet rupjā apstrādē galvenokārt no detaļas,
griezējinstrumenta un darbmašīnas stabilitātes, kā arī no izvēlētā griešanas dziļuma.
Padevi (S) izvēlas pēc speciālām tabulām, piemēram, gludā virpošanā 2.1. tabula.
2.1. tabula
Padeve atkarībā no detaļas virsmas negluduma
Padeve
0,09
0,10
0,12
0,14
0,19
0,22
Virsmas raupjuma klase
8
7
6
5
4
3
0,25
2
Griešanas ātrums (v) savukārt atkarīgs no izvēlētā griešanas dziļuma, padeves, kā arī no
apstrādājamās detaļas un griezējinstrumenta. Tāpat kā padevi, arī griešanas ātrumu izvēlas pēc
speciālām tabulām, piemēram, optimālie griešanas ātrumi, strādājot ar cietsakausējuma griežņiem
doti 2.2. tabulā.
1.1. tabula
Griešanas ātrums v (m/min) pie virpošanas
t
Padeve mm/apgr.
(mm)
0,06
0,10
0,12
0,14
0,19
0,22
0,25
0,30
1,0
245
218
193
172
153
136
120
107
1,5
218
193
172
153
136
120
107
95
2,0
193
172
153
136
120
107
95
85
3,0
172
153
136
120
107
95
85
75
4,0
153
136
120
107
95
85
75
67
2.3.tabula
S
0,09
v
(m/min)
95
Griešanas ātrums pie nogriešanas un rievu izvirpošanas
Padeve (mm/apgr.)
0,10
0,12
0,14
0,16
0,19
0,22
85
75
67
105
59
53
47
0,25
37
2.2. Griežņi
Griežņu konstruktīvie izveidojumi un iedalījums ir ļoti plašs. Griežņus iedala pēc apstrādes veida
(virpošanas, izvirpošanas, ēvelēšanas, vertikālās ēvelēšanas un speciālajos griežņos); pēc izpildāmā
darba (garenvirpošanas un sāngriežņos, dūrējgriežņos, izvirpošanas, vītņu un fasongriežņos, kā arī
griežņos rupjajai, tīrajai un smalkajai detaļu apstrādei); pēc padeves virziena (radiālajos un
tangenciālajos, kā arī labajos un kreisajos griežņos); pēc griežņa materiāla (mazleģēta un vidēji
leģēta tērauda un ātrgriezējtērauda, kā arī griežņos ar cietsakausējuma plāksnītēm); pēc griežņa
galvas izveidojuma (taisnu, atliektu, izliektu vai izstieptu galvu). Virpošanas griežņu veidi doti 2.4.
tabulā.
2.4.tabula
Virpošanas griežņu veidi
Garenvirpošanas
griežņi
Galu apvirpošanas
griežņi
Iegriešanas un nogriešanas
griežņi
Izvirpošanas
griežņi
Noapaļotu pāreju
griežņi
Vītņu griežņi
Fasongriežņi:
1-radiālais;
2-tangenciālais;
3-apaļais.
106
Griežņu galvenie leņķi. Griežņu leņķu izveidojums parādīts iepriekš, bet to skaitliskās vērtības
dotas 2.5. tabulā. Ēvelēšanas un tēšanas griežņiem, tāpat arī virpošanas griežņiem, triecienapstrādē
g jāsamazina no 200 un 250 uz 120 un 200 . Parasti palīgleņķis a1 = a, bet iegriešanas un
nogriešanas griežņiem – a1= 1...2.
2.5.tabula
Ātrgriezējtērauda griežņu skaidleņķa un mugurleņķa vērtība
Apstrādājamais
materiāls
Stiprības
robeža
Griežņu
galvenie leņķi
Tērauds
Misiņš
Čuguns
Alumīnijs
Bronza
Rm
350
400
600
700
150
200
250
mīks.
Ciets
mīks.
g
a
25
10
20
8
12
8
5
8
20
6
12
6
8
6
14
8
0
6
20
8
Vid.
cieta
10
8
cieta
0
6
40
10
2.6.tabula
Iestādīšanas leņķu vērtības
Apstrādes apstākļu raksturojums
Sevišķi stingrām detaļām ar mazām padevēm
Stingrām detaļām
Virpojot ar triecieniem un nepietiekami stingrām detaļām
Garu un tievu detaļu virpošana
Iestādīšanas leņķis
f
f1
50
10...300
0
45
100
60...750
150
0
80...90
200
Konisku virsmu apstrāde. Konisku virsmu apvirpošanu var veikt ar platu griezni, iepriekš
pagriežot suporta augšējās kamanas, nobīdot pakaļējo virpas balstu (šim nolūkam izmantojot
kopēšanas vadlineālu), kā arī vienlaikus darbinot garenpadevi un šķērspadevi.
Ar platu griezni var apvirpot koniskas virsmas, kuru garums nepārsniedz 15 mm.
Apstrādājot konisku virsmu, kad augšējās kamanas ir pagrieztas, apakšējās kamanas paliek
nekustīgas. Griežņa padevi iegūst, ar roku vai automātiski (lielām virpām) pārvietojot augšējās
kamanas. Koniskās virsmas veidules garumu šai gadījumā ierobežo kamanu gājiena garums.
Suporta grozāmā daļa jāpagriež par leņķi a, kas vienāds ar koniskās virsmas veidules leņķi attiecībā
pret konusa asi.
Nobīdot pakaļējo virpas balstu, var apvirpot koniskas virsmas, kurām leņķis a ir neliels; to
ierobežo pakaļējā virpas balsta pārvietošanās iespējas šķērsvirzienā (vidējām virpām ne vairāk par
20 mm). Nepieciešamo nobīdes lielumu, mm, nosaka pēc formulas:
L( D − d )
h=
.
2l
Apstrādājot konusus ar šo metodi, izmanto centrus ar sfēriskiem galiem. Visuniversālākā
metode ir konisku virsmu apvirpošana, izmantojot kopēšanas vadlineālu. Šī metode nodrošina
konisko virsmu lielāku precizitāti.
Apvirpojot maza stinguma vārpstas, kuru garums 10 un vairāk reižu pārsniedz diametru, ar
sagataves iestiprinājumu centros nepietiek, jo griešanas spēka ietekmē sagatave stipri izliecas. Tas
apgrūtina sagataves apstrādi un pazemina apstrādes precizitāti. Lai novērstu izlieci, sagatavei
jānodrošina papildu atbalsts tās garuma vidū. Kā šādus atbalstus lieto linetes. Katrai virpai ir divas
linetes – nekustīgā.
Nekustīgo lineti piestiprina pie statnes. Linetei ir trīs žokļi, kas apstrādes laikā atbalsta sagatavi.
Linetes žokļus apgādā ar bronzas „spilventiņiem”, apkausē ar babītu vai arī apgādā ar veltnīšiem. Ja
sagataves griešanās ātrumi ir lieli, ar bronzu klātie žokļi ievērojami sakarst, sakarst arī apstrādājamā
sagatave, tāpēc vārpstu ātrvirpošanā parasti izmanto speciālas linetes, kas apgādātas ar ritgultņiem.
107
Kustīgo lineti nostiprina uz suporta garenkamanām, tātad šī linete pārvietojas kopā ar suportu.
Linetes žokļi pieskaras apstrādātajai virsmai un uzņem spēkus, kas izliektu sagatavi. Racionāli
izmantot kustīgās linetes – vibroslāpētājus, kas ne tikai novērš sagataves izliekšanos, bet arī slāpē
svārstības, kuras rodas sagataves apstrādes laikā. Šīs svārstības no sagataves caur veltnīšiem un
virzuļiem nonāk hidrosistēmā, kur tiek slāpētas. Spiediens hidrosistēmā ir 150...200 kPa.
2.3. Virpu grupas darbgaldi
Virpu grupā ietilpst vītņgriešanas virpas, revolvervirpas, daudzgriežņu virpas, karuseļvirpas,
pieres virpas, automātiskās virpas, urbšanas un nogriešanas virpas, kā arī speciālās virpas. Virpu
grupas darbgaldu galvenie instrumenti ir dažādu tipu griežņi, kā arī urbji, paplašinātājurbji,
gremdurbji, rīvurbji, vītņurbji, vītņgriežņi u. tml. Mašīnās un mehānismos vairums detaļu ir
rotācijas ķermeņi, tāpēc mašīnbūves rūpnīcu mehāniskajos cehos virpu grupas darbgaldu ir
visvairāk (to skaits pārsniedz pusi no visām metālgriešanas mašīnām).
Vitņgriešanas virpas ir universāli darbgaldi; izmantojot šīs virpas izgatavo ļoti dažādas detaļas.
Šīs virpas lieto individuālajā un sīksēriju ražošanā, remontdarbos, rūpnīcu eksperimentālajos cehos,
mācību un pārvietojamās darbnīcās. Vītņgriešanas virpām ir plašas tehnoloģiskās iespējas – tās
izmanto cilindrisku, konisku un fasonveida ārējo, iekšējo un gala virsmu rupjapstrādei un
tīrapstrādei, urbumu urbšanai, paplašināšanai un izrīvēšanai, dažādu vītņu griešanai u. tml.
Masveida ražošanā vītņgriešanas virpas nelieto, bet to vietā izmanto virpošanas automātus,
daudzgriežņu un speciālas virpas.
Vītņgriešanas virpas ir dažāda lieluma: no galda virpām – pulksteņu un citu smalkmehānismu
un aparātu detaļu apstrādei – līdz smagām virpām lielu detaļu apstrādei. Vītņgriešanas virpu
galvenie izmēri ir centru augstums virs statnes un maksimālais attālums starp galvenā un pakaļējā
virpas balsta centriem.
Kontroles jautājumi
1. Kādi eksistē metālgriešanas apstrādes veidi?
2. Kādi ir griezējinstrumentu griezējdaļas galvenie elementi?
3. Kas ir pamatplakne un griešanas plakne?
4. Kādi ir griežņa galvenie leņķi?
5. Kādi griežņa leņķu galvenie uzdevumi?
6. Kā griešanas procesu ietekmē leņķis g un a?
7. Kā griešanas procesu ietekmē leņķis l un f?
8. Raksturot griezējinstrumenta noturību.
9. Kādi ir eļļojošo dzesēšanas šķidrumu galvenie uzdevumi?
10. Kas ir griezējinstrumenta noturība?
11. Kas ir uzķepums metālu griešanā?
12. Raksturot griešanas ātrumu, griešanas dziļumu un padevi.
13. Kā pareizi izvēlēties griešanas režīmus virpošanā?
14. Kādi ir virpošanas griežņu galvenie veidi?
15. Kādus paņēmienus lieto konisku virsmu apstrādei?
16. Kādus paņēmienus lieto apvirpojot maza stinguma vārpstas?
17. Raksturot virpu grupas darbgaldus.
18. No kādiem materiāliem izgatavo griežņus?
108
3. URBŠANA, PAPLAŠINĀŠANA UN IZRĪVĒŠANA
3.1. Urbjmašīnas un izvirpošanas mašīnas
Ar urbjmašīnām un izvirpošanas mašīnām izdara urbšanu, paplašināšanu, izvirpošanu, urbumu
izrīvēšanu un vītņu griešanu. Šajā grupā ietilpstošās darbmašīnas pēc konstrukcijas iedala galda
urbjmašīnas, vertikālajās urbjmašīnās, radiālajās urbjmašīnās, dziļurbjmašīnās, izvirpošanas
mašīnās un speciālajās mašīnās; pēc darbvārpstu skaita – vienvārpstas un daudzvārpstu mašīnās;
pēc darbvārpstu stāvokļa – mašīnas ar vertikālām, horizontālām vai slīpi novietotām darbvārpstām;
pēc automatizācijas pakāpes – universālajās mašīnās, pusautomātos un automātos. Visplašāk lieto
urbjmašīnas, kurām darbvārpsta ir vertikāla.
Vertikālās urbjmašīnas izmanto individuālajā un sīksēriju ražošanā, kā arī remontdarbos. Tās,
tāpat kā visas citas urbjmašīnas, raksturo maksimālais urbja diametrs. Vertikālās urbjmašīnas var
būt dažādas: galda urbjmašīnām maksimālais urbšanas diametrs ir 6 mm, smagajām urbjmašīnām –
75 mm.
Radiālās urbjmašīnas paredzētas lielu un smagu sagatavju apstrādei, kuras grūti vai pat
neiespējami novietot uz vertikālās urbjmašīnas galda. Vertikālajā urbjmašīnā pirms apstrādes
pārvieto sagatavi, kamēr nākamā urbuma ass sakrīt ar darbvārpstas asi, turpretim radiālajā
urbjmašīnā sagatave ir nekustīga (nākamā urbuma un darbvārpstas asu sakrišanu panāk, pārvietojot
darbvārpstu).
Izvirpošanas mašīnas. Universālās izvirpošanas mašīnas iedala horizontālajās un vertikālajās
izvirpošanas mašīnās. Ir arī smalkizvirpošanas mašīnas (darbam ar dimanta grizējelementu) un
koordinātizvirpošanas mašīnas (tādu urbumu apstrādei, kuru starpcentru attālumiem jābūt ļoti
precīziem). Ar izvirpošanas mašīnām var veikt ne tikai urbšanu, paplašināšanu un izrīvēšanu, bet arī
apvirpot cilindriskas un gala virsmas, iegriezt ārējo un iekšējo vītni, frēzēt gala virsmas utt. Tas ļauj
vienreiz uzstādītai detaļai veikt visas apstrādes operācijas, kas īpaši svarīgi korpusu detaļu apstrādē.
Vertikālās izvirpošanas mašīnas izmanto iekšdedzes motoru un kompresoru cilindru bloku urbumu
apstrādei.
Urbjmašīnu ierīces nepieciešamas instrumenta nostiprināšanai darbvārpstā, kā arī apstrādājamās
sagataves bāzēšanai un nostiprināšanai (3.1. att.).
3.1.att. a – darbvārpstas gals; b – pārejas konuss; c – divu konusu stiprinājums;
1 – gredzens; 2 – atslēga; 3 – slīpžokļi; 4 – uzgrieznis.
Attēlā a redzams darbvārpstas gals, kurā izveidots konisks urbums instrumenta kāta vai
urbjpatronas iestiprināšanai. Konisko urbumu izmēri ir standartizēti. Lai instrumentu varētu izņemt,
darbvārpstā izveidots speciāls izgriezums, kurā ievieto ķīli. Ja darbvārpstas konusa izmērs (numurs)
ir lielāks nekā instrumenta konusa numurs, lieto pārejas konusus (b). Instrumenta nostiprināšana, ja
izmanto divus konusus, redzama attēlā (c). Instrumentus, kuru kāts ir cilindrisks, iespīlē
urbjpatronās, kuras savukārt ievieto darbvārpstas gala koniskajā urbumā. 3.1.att. redzama trīsžokļu
urbjpatrona, kurā iespīlē vai nu manuāli, vai (iespīlējuma pastiprināšanai) izmantojot atslēgu 2.
Slīpžokļi 3 ir ievietoti slīpos patronas korpusa urbumos, un tiem ir vītne, kas tos saista ar uzgriezni
4. Griežot gredzenu 1, griežas uzgrieznis 4, vienlaikus pārvietojas spīļžokļi un nostiprina
instrumentu.
109
3.2. Urbšana
Urbšana ir mehāniskās apstrādes veids, kad urbumu iegūšanai sagatavē izmanto
griezējinstrumentu – urbji. Urbjus iedala spirālurbjos, iecentrēšanas urbjos, kalējurbjos, dziļurbjos
un urbjos ar cietsakausējuma plāksnītēm. Spirālurbis ir visizplatītākais urbju veids, kuru lieto
metālu urbšanai. Spirālurbju galvenā konstruktīvā īpašība ir divas skaidrievas, kas spirālveidīgi
šķērso urbja cilindru, tāpēc spirālurbim ir piemērotāks griešanas leņķis (d<900), kā arī skaidu var
labāk izvadīt no urbuma. Spirālurbja un tā griezējdaļas elementi parādīti 3.2.att.
3.2.att. Spirālurbja daļas un griezējdaļas elementi
Spirālurbji raksturo ne tikai skaidleņķis un mugurleņķis, bet arī urbja smailes leņķis 2f,
spirālveidīga skaidrievas slīpuma leņķis w. Skaidleņķis g ir leņķis starp skaidvirsmas pieskari
apskatāmajā asmens punktā un asmens veidotās rotācijas virsmas normāli, kas novilkta tai pašā
punktā. Skaidleņķi aplūko šķēlumā, kurš perpendikulārs galvenajam asmenim 3.3.att.
3.3.att. Spirālurbja skaidleņķis un mugurleņķis
110
Spirālurbim gan skaidas leņķis, gan mugurleņķis ir citāds katrā asmens punktā. Skaidleņķa
vislielākā vērtība (g = w) ir asmens punktā uz urbja malas, bet centram tuvākajos asmens punktos g
samazinās. Pie šķērsasmens skaidleņķim ir negatīva vērtība.
Mugurleņķis a ir leņķis starp mugurvirsmas pieskari apskatāmajā asmens punktā un šai punktā
novilkto pieskari aplocei, kas veidojas, šim punktam rotējot ap urbja asi. Tātad mugurleņķi aplūko
šķēlumā, kurš paralēls spirālurbja asij. Tā kā skaidleņķis nav vienāds visā asmens garumā, tad, lai
iegūtu apmēram vienādu zoba ķīļleņķi mugurleņķim jāmainās pretējā secībā: tuvāk ārējai aplocei
tas ir mazāks (8...140), bet pie serdes lielāks (20...270).
Šķērsasmens slīpuma leņķis y ir šaurais leņķis starp šķērsasmens un galvenā asmens projekcijām
uz plaknes, kas perpendikulāra spirālurbja asij. Parasti šķērsasmens slīpuma leņķi asina y = 550.
Spirālurbja skaidrievas slīpuma leņķa vērtības dotas 3.1. tabulā.
3.1.tabula
Spirālurbja skaidrievas slīpuma leņķa vērtības
Urbuma 0,25.
Diametrs
0,35
mm
w≈ g
18
0,4.
0,45
0,5.
0,7
0,75
0,95
1,0
1,9
2,0
2,9
3,0
3,4
3,5
4,4
4,5
6,4
6,5
8,4
8,5
9,9
10
80
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
30
Urbja smailes leņķis 2f ir leņķis starp abiem galvenajiem asmeņiem un galvenokārt atkarīgs no
apstrādājamā materiāla. 3.2.tabulā dotas galveno asināšanas leņķu vērtības dažādiem materiāliem
3.2.tabula
Spirālurbja galveno asināšanas leņķu vērtības grādos
Galvenie asināšanas leņķi
Apstrādājamais materiāls
Smailes
Mugur –
Skaidleņķis
g
leņķis 2f
leņķis a
Sevišķi ciets tērauds (HB>240) un arī plāns
150
5...6
22...25
skārds
Pelēkais čuguns
140
6...8
25...28
Vidēji ciets tērauds (HB 170...240)
130
6...8
22...26
130
7...10
Varš
40...45
130
7...10
10...12
Misiņš
Mīksts tērauds (HB 100...170)
118
6...8
22...28
Bronza
118
7...10
10...15
Alumīnija sakausējums
90
7...15
12...15
Alumīnijs u. c. mīksti metāli, plastmasas
60
7...15
12...15
3.3. Griešanas režīmu izvēle
Griešanas režīmu izvēle urbšanā ir līdzīga kā virpošanā. Izvēlas padevi (S) pēc tabulas 3.3. Precīzai
un gludai urbšanai lieto mazāko padeves vērtību. Pārurbšanai padevi var palielināt par 50%. Izvēlas
griešanas ātrumu (v) pēc tabulas 3.4. Tabulā griešanas ātrumi doti spirālurbjiem, kuru noturība ir 100
minūtes un urbšanas dziļums nav lielāks par trīskāršotu urbja diametru; ja minētie lielumi ir lielāki,
griešanas ātrums jāsamazina. Nepieciešamo apgriezienu skaitu aprēķina pēc formulas:
1000v
,
n=
πD
kur n – spirālurbja apgriezienu skaits (apgr/min);
v – praktiski lietojamais ātrums (m/min);
D – urbja diametrs (mm); p= 3,14.
Aprēķinātais apgriezienu skaits n noapaļojams uz tuvāko apgriezienu skaitu, kāds ir darbmašīnai.
111
3.3.tabula
Padeve, urbjot ar ātrgriezējtērauda spirālurbji
Spirālurbja D, mm
Padeve
Tēraudam
S,
Čugunam
mm/apgr Alumīnija
sakausēj.
Ø4
0,04-0,08
0,06-0,12
0,1-0,2
Ø8
0,08-0,16
0,12- 0,24
0,2-0,4
Ø12
0,14-0,28
0,18-0,35
0,3-0,6
Ø16
0,17-0,32
0,22-0,45
0,35-0,7
Ø20
0,2-0,4
0,25-0,50
0,4-0,8
Ø25
0,22-0,45
0,27-0,55
0,45-0,85
Ø32
0,25-0,5
0,3-0,6
0,5-1,0
3.4.tabula
Griešanas ātrumi, urbjot ar ātrgriezējtērauda spirālurbji
Padeve
S,
mm/apgr
<0,06
0,1
0,15
0,2
0,3
0,4
0,6
Tēraudam
urbšanas diametrs, mm
4
8
12
16
20
25
32
22
17
-
30
23
20
17
14
-
36
28
24
20
17
14
-
42
32
27
23
19
16
-
38
30
25
21
18
14
40
33
27
23
19
15
44
35
30
25
21
17
Padeve
S,
mm/apgr
<0,06
0,1
0,15
0,2
0,3
0,4
0,6
0,8
Čugunam
urbšanas diametrs, mm
4
8
12
16
18
25
32
22
18
15
-
27
22
18
16
14
-
30
24
20
18
16
14
-
32
26
22
19
17
15
13
-
33
27
23
20
18
16
14
-
34
28
25
21
19
16
15
-
35
30
26
22
19
17
15
13
3.4. Paplašinātājurbji un gremdurbji
Strādājot ar spirālurbji, var panākt urbumus atbilstoši 13...11 kvalitātei un virsmas negludumam
(Ra12,5...Ra6,3). Precīzākus 11...8 kvalitātei un gludākus (Ra6,3...Ra0,8) urbumus var iegūt ar
paplašinātājurbjiem. Paplašinātājurbjus galvenokārt lieto, ja jāapstrādā urbumi, kas iegūti pēc
atliešanas, karstās štancēšanas vai urbšanas (spirālurbis šādos gadījumos asu nesakrišanas dēļ ar
priekšurbuma centru novirzās sāņus). Pēc konstrukcijas paplašinātājurbis atšķiras no spirālurbja (tam
nav smailes, nav šķērsasmens, ir lielāks zobu skaits). Paplašinātājurbju konstrukcijas griezējdaļa ar
galvenajiem leņķiem redzama 3.4.att.
3.4.att. Paplašinātājurbja griezējdaļas leņķi
112
Konisku un plakanu padziļinājumu, atbalstlaukumu izveidošanai lieto gremdurbjus, kuriem
atšķirībā no paplašinātājurbjiem nav kalibrējošās griezējdaļas. Izšķir: cilindrisku padzilinājumu
gremdurbis (capurbis); konisku padziļinājumu gremdurbis, galavirsmu gremdurbis.
3.5. Rīvurbji
Ar rīvurbi var izveidot vēl precīzākus (7...9 kvalitātes) un gludākus (Ra0,8...Ra0,4) urbumus nekā
ar paplašinātājurbi. Pēc lietošanas rīvurbjus iedala: mašīnrīvurbji (izmanto dažādās metālapstrādes
mašīnās); rokas rīvurbji (darbina ar roku). Pēc iestiprinājuma veida iedala – kāta rīvurbji un
uzmaucamie rīvurbji, bet pēc urbuma formas – cilindriskie un koniskie. Rīvurbim atšķirībā no
paplašinātājurbja ir lielāks zobu skaits (visbiežāk 6...12 zobi), bet uzlaide tam jānoņem mazāka.
Cilindriska rīvurbja darbīgās daļas un galvenie leņķi parādīti 3.5.att.
3.5.att. Galvenās rīvurbja daļas
un kalibrējošās daļas E.
3.5.att. Galvenās rīvurbja daļas
Rīvurbja darbīgā daļa sastāv no griezējdaļas C un kalibrējošās daļas E. Griezējdaļas zobiem
attiecībā pret rīvurbja asi izveidots iestādīšanas leņķis f. Kalibrējošā daļa sastāv no divām daļām:
cilindriskās daļas F un koniskās daļas G, t. s. pretkonusa, kura uzdevums ir samazināt berzi.
Kalibrējošā daļā rīvurbja zobiem atšķirībā no griezējdaļas ir vadlentīte f, ar kuru panāk precīzākus
izmērus un labāku vadīšanos urbumā. Rīvurbja galvenie leņķi parādīti galvenajā šķēlējplaknē
(šķēlums A – A griezējdaļā un šķēlums B – B kalibrējošā daļā). Tāpat kā citiem
griezējinstrumentiem, arī rīvurbja zobiem ir visi galvenie leņķi a, b, g un d.
Rīvurbja zobu skaits un solis. Izrīvējamā urbuma precizitāte un virsmas gludums ir atkarīgs no
zobu skaita, gan arī no to novietojuma pa aploci. Ja zobu skaits lielāks, samazinās skaidas biezums
uz katru zobu un līdz ar to rīvurbis strādā vienmērīgāk. Lai paaugstinātu izrīvējamā urbuma virsmas
gludumu, standarta rīvurbjiem izveido nevienmērīgu zobu soli. Tas nodrošina izrīvējamo urbumu
pret garenisku rievu rašanos, kas var gadīties tāpēc, ka apstrādājamais materiāls ir nevienmērīgs.
113
Griešanas režīmu izvēle. Izvēloties griešanas režīmus, izrīvēšanā rīkojas tāpat kā virpošanā.
Griešanas dziļums (t) izrīvēšanā ir atkarīgs no apstrādes uzlaides, ko gludās (galīgās) apstrādes
rīvurbjiem izvēlas pēc 3.5.tabulas. Iepriekšējai izrīvēšanai uzlaidi var ņemt 2...3 reizes lielāku.
3.5.tabula
Griešanas dziļums (uzlaide uz katru pusi) izrīvēšanā
Rīvurbja diametrs, mm
<5
6...11
11...15
16...30
Uzlaide uz katru pusi, mm
0,05
0,075
0,10
0,125
30...50
0,15
Padevi (S) izvēlas arī no tabulām atkarībā no apstrādājamā materiāla un urbja diametra.
Griešanas ātrumu (v) izvēlas, ievērojot vajadzīgo virsmas gludumu un precizitātes klasi, kā arī
apstrādājamo materiālu. Griešanas ātrumu izvēlas no speciālām tabulām.
Kontroles jautājumi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Kā iedalās urbjmašīnas un izvirpošanas mašīnas?
Kādas ierīces izmanto griezējinstrumentu nostiprināšanai darbvārpstā?
Raksturot spirālurbja griezējdaļas leņķus.
Kā izvēlas griešanas režīmus urbšanā?
Kādam nolūkam izmanto paplašinātājurbjus?
Kādam nolūkam izmanto gremdurbjus?
Kādos gadījumos lieto centrurbjus?
Rīvurbji, to iedalījums un pielietojums.
No kā atkarīgs griešanas ātrums izrīvēšanā?
114
4. FRĒZĒŠANA
4.1. Frēzmašīnu iedalījums
Frēzmašīnas
iedala
konsolfrēzmašīnās,
bezkonsolfrēzmašīnās,
garenfrēzmašīnās,
portālfrēzmašīnās, karuseļfrēzmašīnās, trumuļfrēzmašīnās, kā arī kopēšanas un speciālajās
frēzmašīnās. Atkarībā no darbvārpstas stāvokļa telpā izšķir horizontālās un vertikālās frēzmašīnas;
savukārt atkarībā no tā, vai galds ir grozāms, frēzmašīnas iedala universālajās (ar grozāmu galdu)
un parastajās frēzmašīnās.
Konsolfrēzmašīnas paredzētas tādu sagatavju apstrādei, kuru augstums un masa ir neliela.
Apstrādājamās detaļas izmērus nosaka frēzmašīnas galda izmēri (ne vairāk kā 500 × 2000mm) un
maksimālais attālums no galda līdz darbvārpstas asij. Šis izmērs nepārsniedz 500mm. Horizontālās
konsolfrēzmašīnas izmanto individuālajā un sēriju ražošanā, kā arī remontdarbnīcās. Ja frēzmašīna
ir universāla (tai ir grozāma daļa), var frēzēt plakanas un fasonveida virsmas, zobratu zobus, rievas,
vītnes, utt. Vertikālās konsolfrēzmašīnas izmanto galvenokārt plakņu frēzēšanai ar pieres frēzēm.
Vertikālās frēzmašīnas atšķiras no horizontālajām ar darbvārpstas novietojumu un to, ka
vertikālajām frēzmašīnām nav augšējā balsta. Šajās frēzmašīnās darbvārpsta atrodas frēzgalvā.
Garenfrēzmašīnas izmanto gan lielu, gan mazu sagatavju apstrādei. Apstrādājot nelielas sagataves,
lieto daudzvietīgas nostiprināšanas ierīces. Frēzgalvas izveido kā atsevišķas montāžas vienības,
kurām ir savs elektromotors un mehānismi vajadzīgās darbvārpstas rotācijas frekvences
ieregulēšanai. Strādājot ar garenfrēzmašīnām, var sasniegt augstu darba ražīgumu, ja sagatavi
iespējams vienlaikus apstrādāt no trim pusēm. Dažām garenfrēzmašīnām frēzgalvas ir grozāmas,
kas ļauj apstrādāt slīpas plaknes.
Visai lielu izmēru sagatavju apstrādei izmanto portālfrēzmašīnas, kurās sagatave ir nekustīga, bet
frēze saņem ne tikai galveno kustību, bet arī padeves kustības.
Frēzmašīnu ierīces. Strādājot ar frēzmašīnām, plaši izmanto universālās uzstādīšanas un
nostiprināšanas ierīces – tapņus, spīles (ar roku darbināmas, pneimatiskas un hidrauliskas),
dalītājgalvas, grozāmos galdus u. tml. Individuālajā ražošanā nelielu detaļu nostiprināšanai uz
frēzmašīnas galda izmanto skrūvspīles, lielu detaļu nostiprināšanai – piespiedējus. Skrūvspīles
jādarbina ar roku. Tāpēc sēriju un masveida ražošanā lieto speciālas vienvietīgas un daudzvietīgas
nostiprināšanas ierīces, kā arī pneimatiskās spīles.
Dalītājgalvas lieto sagatavju nostiprināšanai un pagriešanai vajadzīgajā leņķī, ja sagatavē jāizfrēzē
rievas vai jāapstrādā slīpas plaknes. Dalītājgalvas izmanto, frēzējot zobratus, rievas
griezējinstrumentos.
115
4.2. Frēzes
Frēzēšana ir viens no visizplatītākajiem un augstražīgākajiem mehāniskās apstrādes veidiem. Ar
frēzēšanu var apstrādāt visdažādākās virsmas, tāpēc arī frēžu veidu un konstrukciju ir ļoti daudz.
Frēzes iedala divās pamatgrupās, kas atšķiras pēc zobu mugurpuses veida, izgatavošanas,
ekspluatācijas un apstrādes apstākļiem: smailzobu frēzes; frēzes ar aizmugurētiem zobiem.
Smailzobu frēzes ir visizplatītākā frēžu grupa; tās ir viegli izgatavojamas, asināmas, kā arī darba
apstākļi ir labāki.
Frēzes ar aizmugurētiem zobiem ir grūtāk izgatavojamas (sarežģītās mugurvirsmas dēļ) un
griešanas apstākļi tām ir sliktāki, jo zoba mugurvirsma parasti netiek slīpēta (asināta). Frēžu sīkāks
iedalījums parādīts shēmā.
Frēzes, kuras strādā galvenokārt ar galavirsmas zobiem. Šīs grupas frēzes galvenokārt lieto
plakanu virsmu apstrādāšanai un pēc galvenajām konstruktīvajām atšķirībām izšķir: gala frēzes;
nažgalvas frēzes; frēzgalvas. Par galafrēzi sauc viengabala frēzi, kura galvenokārt strādā ar
galavirsmas zobiem (4.1.att.). Šādas frēzes zoba ģeometrija ļoti līdzīga virpošanas griežņa
ģeometrijai. Mugurleņķis atšķirībā no virpošanas griežņa galafrēzei jānosaka nevis šķēlumā
perpendikulāri galvenajam asmenim, bet gan perpendikulāri rotācijas asij.
Nažgalva ir līdzīga galafrēzei; atšķirība ir tā, ka viengabala zobu vietā tajā ir iestiprināti
ātrgriezējtērauda naži.
Frēzgalvas atšķirība ir tā, ka tās korpusā iestiprināti vairāki (var būt arī viens) cietsakausējuma
griežņi vai maināmās cietsakausējuma plāksnītes. Griezējleņķu noteikšana frēzgalvu zobiem ir
pilnīgi analoga virpošanas griežņiem. Šo frēžu lietošana deva iespēju attīstīt ātrfrēzēšanu.
Ātrfrēzēšana ir daudz augstražīgāks apstrādes veids salīdzinājumā ar plakanu virsmu ēvelēšanu,
tāpēc arī garenēvelmašīnas, ko lietoja sagatavošanas operācijām, daudzās rūpnīcās ir izzudušas.
116
4.1.att. Galafrēze un tās zoba ģeometrija
Frēzes, kuras strādā galvenokārt ar cilindriskās virsmas zobiem. Atkarībā no lirtošanas veida
frēzes iedala: cilindriskās frēzes; diska frēzes; leņķu frēzes.
Cilindriskās frēzes arī lieto plakanu virsmu apstrādāšanai, bet atšķirībā no galafrēzēm – tikai
nelielu uzlaižu (griešanas dziļums) nofrēzēšanā ar nelieliem ātrumiem. Tās galvenokārt lieto
noteiktu platumu ieturēšanai, kā arī izmanto sastādītajos frēžu komplektos (4.2.att.).
Diska frēzes var lietot gan plakanu, gan rievu frēzēšanai. Arī diska frēzes bieži izmanto
sastādītajos komplektos (4.2.att.).
4.2.att. Sastādītā frēze
Leņķu frēzēm atšķirībā no diska frēzēm galazobiem ir noteikta leņķu forma, tāpēc tās lieto
attiecīgu slīpu malu, rievu frēzēšanai.
Frēzes, kuras izgatavo vienā gabalā ar kātu. Vienā gabalā ar kātu izgatavo trīs frēžu veidus: kāta
frēzes; rievu frēzes; vienzoba frēzes. Kāta frēzes var izmantot gan plakanu, gan pakāpjveida virsmu,
rievu un pat izliektu virsmu frēzēšanai, tāpēc individuālajā ražošanā tās lieto visvairāk. Kāta frēzes
kāts var būt cilindrisks un konisks (pēdējo lieto liela izmēra kāta frēzēm).
117
Rievu frēzes ir kāta frēžu speciāls izveidojums, tās iedala: taisnu rievu divzobu frēzes; T – veida
rievu frēzes; bezdelīgas veida rievu frēzes; profilētu rievu frēzes. Taisnu rievu frēzes izgatavo pēc
standarta, sākot ar 2 mm diametru, kas ļauj tās lietot arī sīku detaļu apstrādei. Tā kā to izmēri ir
standartizēti tikai veseliem milimetriem, individuālajā ražošanā to lietošana speciāliem darbiem ir
stipri ierobežota (4.3.att.).
4.3.att. Rievu frēzes: 1 – taisnu rievu frēze; 2
– T-veida rievu frēze; 3 – bezdelīgastes veida
rievu frēze; 4 – profilētās rievas frēze.
Frēzes zobratu zobu apstrādāšanai. Cilindrisku zobratu zobu iegriešanai lieto šādus frēžu veidus:
moduļfrēzes, kuras savukārt iedala – diska moduļfrēzes; pirkstveida moduļfrēzes; gliemežfrēzes.
Diska moduļfrēze ir diska fasonfrēze ar aizmugurētiem zobiem, kuru profils atbilst izgatavojamā
zobrata robu profilam. Pirkstveida moduļfrēze ir kāta fasonfrēze, kuras zobu profils arī atbilst
izgatavojamā zobrata robu profilam. Pirkstveida moduļfrēzes lieto smagajā mašīnbūvē lielu moduļu
slīpzobu un taisnzobu zobratu frēzēšanai (4.4.att.).
4.4.att. 1 – Diska moduļfrēze;
2 – pirkstveida moduļfrēze.
4.5.att. Gliemežfrēze.
Diska un pirkstveida moduļfrēžu lietošanu ierobežo: neprecīzs zobrata zobu dalījums;
nepieciešams liels frēžu skaits; ļoti sarežģīta frēzes precīza izgatavošana. Minētie trūkumi nav
gliemežfrēzēm (4.5.att), kuru profilu veido trapecveida vītne. Ar šādu frēzi panāk pietiekamu
dalīšanas precizitāti, kā arī gliemežfrēzi var vieglāk un precīzāk izgatavot.
Fasonfrēzes. Dažādu fasonvirsmu frēzēšanā lieto dažādas fasonfrēzes. Visvienkāršākā fasonfrēze
ir dažādu iekšēju un ārēju rādiusu frēzēšanai. 4.6.att. parādīti fasonfrēžu zobu profili.
118
4.6.att. Fasonfrēžu lietošana: 1 – vītņurbjiem; 2 – paplašinātājurbjiem;
3 – spirālurbjiem.
4.3. Griešanas režīmi frēzēšanā
Griešanas ātrumu noteikšanas kārtība frēzēšanā līdzīga kā virpošanā. Atšķirība ir ar padeves
noteikšanu, jo frēzēšanā padeve vispirms jānosaka uz vienu frēzes zobu. Izvēlas griešanas dziļumu t
pēc noņemamās uzlaides h un frēzēšanas jaudas. Mazai mašīnas jaudai jāizvēlas mazāks griešanas
dziļums. Ja frēzmašīnas jauda un sistēmas „frēzmašīna – frēze – sagatave – ierīce” stabilitāte ir
pietiekama, tad rupjā apstrādē (Ra 50...12,5) uzlaidi ar ātrgriezējtērauda frēzēm noņem vienā
pārgājienā.
Pusgludajā frēzēšanā (Ra 6,3...1,6), ja h<5 mm, ar ātrgriezējtērauda frēzēm apstrādi arī veic vienā
pārgājienā, bet, ja h>5 mm, tad divos pārgājienos, - iepriekšējā un galīgajā. Galīgajā plakanu virsmu
frēzēšanā vidējais lielums (h = t) vienlīdzīgs 0,75...2 mm.
Padevi uz vienu frēzes zobu Sz izvēlas no rokasgrāmatas frēzēšanā, atkarībā no frēzes tipa un
griešanas dziļuma t. Bronzas un čuguna apstrādei tabulas vērtības var palielināt 1,5...2 reizes.
Griešanas ātrumu v’ arī izvēlas pēc tabulas atkarībā no frēzes tipa, padeves un apstrādājamā
materiāla. Izvēlēto griešanas ātrumu koriģē atbilstoši faktiskajiem griešanas apstākļiem pēc tabulas
v = v’K1K2K3. K1 – korekcijas koeficients atkarībā no frēzēšanas rakstura; K2 – korekcijas
koeficients atkarībā no frēzes materiāla; K3 – korekcijas koeficients atkarībā no apstrādājamā
materiāla. Nepieciešamo apgriezienu skaitu aprēķina pēc formulas:
1000v
,
πD
kur n – frēzes apgriezienu skaits (apgr/min);
v – praktiski lietojamais ātrums (m/min);
D – frēzes diametrs (mm).
Aprēķina padevi vienā minūtē pēc formulas Sm = Szn.
Formulā ievieto pēc frēzmašīnas pases noapaļoto apgriezienu skaitu n un pēc tam aprēķināto
minūtes padevi arī noapaļo.
n=
Kontroles jautājumi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Raksturot frēzmašīnu iedalījumu.
Kādas ierīces lieto sagatavju stiprināšanai?
Raksturot frēžu iedalījumu.
No kāda materiāla izgatavo frēzes?
Kādas frēzes lieto plakanu virsmu apstrādei?
Kādas frēzes izgatavo vienā gabalā ar kātu un kur pielieto?
Kādas frēzes izmanto zobratu zobu apstrādei?
Kādam nolūkam kalpo fasonfrēzes?
Raksturot griešanas režīmu izvēli.
119
5. VĪTŅU GRIEŠANAS INSTRUMENTI
Vītņu griešanas griezējinstrumentus iedala divās pamatgrupās: griezējinstrumenti ārējās vītnes
iegriešanai; griezējinstrumenti iekšējās vītnes iegriešanai. Vītņu iegriešanas griezējinstrumentu
izveidojums parādīts 5.1.att.
5.1.att. Vītņu griešanas instrumentu veidi: 1 – stieņveida grieznis; 2 – prizmatiskais grieznis; 3
– apaļais grieznis; 4 – ķemmveida grieznis; 5 – vītņurbis; 6 – vītņu ripiņa;
7 – vītņžokļi; 8 – vītņu diska frēze; 9 – vītņu ķemmveida frēze; 10 – vītņgalva ar apaļiem
griežņiem; 11 – vītņgalva ar radiālgriežņiem; 12 – vītņgalva ar tangenciālgriežņiem.
Vītņurbji. Par vītņurbjiem sauc griezējinstrumentus, ko lieto iekšējās vītnes iegriešanai. Vītņurbis
ir izveidots kā skrūve, kurā iegrieztas gareniskas vai spirālveida skaidrievas, kas savukārt izveido
griezošos asmeņus. Vītņurbja vītņoto daļu izveido no kalibrējošās daļas un griezēdaļas. Griezējdaļu
(iegriezes daļu) izveido konisku, lai vītņurbis vieglāk iegrieztos urbumā, kā arī lai izveidotu
galvenos griezošos asmeņus.
Izveidojot vītni ar rokas vītņurbjiem, nogriežama metāla uzlaide jāsadala starp diviem vai trim
vītņurbjiem. Tāpēc vītņu griešanai izmanto rokas vītņurbju komplektu. Pilnīgs vītnes profils ir tikai
gludajam vītņurbim, bet iepriekšējās griešanas vītņurbim ārējais diametrs un līdz ar to arī vītnes
profils ir mazāks. Dažāds ir arī katra vītņurbja iegriezes daļas garums; rupjajam vītņurbim tā ir
visgarākā (ietver četrus vijumus), gludajam – visīsākā (1,5..2 vijumi).
120
Vītņu ripiņas lieto ārējas vītnes iegriešanai no rokas vai ar mašīnu. Griešanas process ar vītņu
ripiņu analogs griešanas procesam ar vītņurbi. Vītņu ripiņas pēc konstruktīvā izveidojuma ir
uzgrieznis ar vairākiem blakus urbumiem, kas, pāršķeļot vītnes aploces, izveido tajās griezošos
zobus 5.2.att.
5.2.att. Vītņu ripiņa
Vītņu ripiņas vītņojuma vidū izveidota kalibrējošā daļa un uz abām pusēm konusveida
griezējdaļas, kas ļauj vītnes griešanā izmantot abas vītņu ripiņas puses. Parasti nelielas vītnes ar
vītņu ripiņu iegriež vienā gājienā. Lai varētu vītni iegriezt vairākos gājienos, vītņu ripiņu pāršķeļ un
ar turētāja skrūvi regulē vītnes izmēru. Galvenos vītņu ripiņu leņķus izveido atkarībā no materiāla:
skaidleņķis g = 10...250 un mugurleņķis griezējdaļā a= 6...80 (kalibrējošā daļā 0).
Griešanas režīmi vītņu griešanā. No visiem griešanas režīma elementiem vītņu griešanā jānosaka
tikai griešanas ātrums un griezējinstrumenta (vai detaļas) apgriezienu skaits minūtē (n). Griešanas
ātrumu vītņu iegriešanai izvēlas robežās: ar ātrgriezējtērauda vītņurbi (vītņu ripiņu) v = 7...16
m/min; ar oglekļa instrumentu tērauda vītņurbi v = 3...5 m/min. Šādam griešanas ātrumam vītņurbja
noturība paredzēta 100...120 minūtēm.
121
6. ABRAZĪVIE INSTRUMENTI
6.1. Abrazīvo instrumentu veidi un griešana
Abrazīvos instrumentus lieto dažādās slīpēšanas operācijās. Galvenie abrazīvie instrumenti ir
slīpripas, kuru griezējelementi ir abrazīvo materiālu graudi. Šo graudu asajām šķautnēm ir liela
cietība un karstumizturība. Tāpēc, ja šiem instrumentiem dod atbilstošu griešanas ātrumu, abrazīvo
graudu asās šķautnes darbojas tāpat kā citu griezējinstrumentu asmeņi – griež skaidu (tikai ļoti
plānu) 6.1.att.
Galveno abrazīvo instrumentu – slīpripu – visizplatītākie veidi ir: plakana ar taisnu profilu;
plakana ar konisku profilu; plakana ar iedobumu; plakana ar abpusēju iedobumu; bļodveida
cilindriska; bļodveida koniska; diskveida, kuru biezums ir mazāks par 5 mm; kā arī abrazīvās
slīpgalviņas, smilšpapīri un slīppastas.
6.2. Abrazīvo instrumentu raksturojums
Jebkuru abrazīvo instrumentu bez tā formas raksturo arī: abrazīvo instrumentu griezējdaļas
materiāli; abrazīvo materiālu graudainība; abrazīvo instrumentu saistvielas; kuras ir apskatītas I daļā
nodaļā 11.7. abrazīvie materiāli, graudainība tabulā 11.1. un saistvielas.
6.1.att. Abrazīvo graudu darbība
6.3. Abrazīvo instrumentu cietība
Abrazīvā instrumenta cietība ir saistvielas spēja noturēt instrumenta virskārtā graudus, kad uz
tiem iedarbojas ārējie spēki. Jo vieglāk izlūst grauds no abrazīvā instrumenta, jo abrazīvais
instruments mīkstāks, un otrādi. Pārāk cieta slīpripa veicina slīpējamās virsmas strauju sakaršanu
(uz virsmas rodas pielaidināšanas krāsas). Lai tas nenotiktu, slīpripa bieži jāpārasina, jo nodilušie
graudi paši nespēj izlūst no cietās saistvielas. Pareizas cietības slīpripai apdilušie graudi izdrūp, un
slīpripa tālāk strādā ar nenodilušiem graudiem. Šo slīpripas īpašību sauc par pašuzasināšanos.
Turpretim pārāk mīkstas slīpripas profils ātri sairst un strauji maina savus izmērus.
Abrazīvo instrumentu cietības apzīmējumi pēc (ISO standarta):
G;H
ļoti mīksta;
I;J;K
mīksta;
L;M;N;O vidēja;
P;Q;R;S cieta;
T;U;
ļoti cieta;
V; W;Z; sevišķi cieta.
122
6.4. Abrazīvo instrumentu struktūra
Par abrazīvo instrumentu struktūru sauc abrazīvo graudu, saistvielas un poru attiecību tilpuma
vienībā. Abrazīvo instrumentu struktūras iedala grupās un apzīmē ar skaitļiem:
1;2
ļoti pilnīga
pilnīga
3;4
5;6
vidēja
7;8
poraina
9;10
ļoti poraina
11;12;13
sevišķi poraina
Jo lielāks ir struktūras numurs, jo lielākas ir atstarpes (poras) starp graudiem. Poras abrazīvajā
instrumentā uzlabo tā griešanas spējas, virsmas kvalitāti, bet samazina slīpripas profila noturību.
Viss iepriekš apskatītais abrazīvo instrumentu raksturojums ir ļoti svarīgs slīpripu izvēlē, tāpēc
uz katra abrazīvā instrumenta uzraksta tā raksturojumu, formu, izmērus, maksimālo aploces ātrumu
un rūpnīcas zīmi.
123
6.5. Griešanas režīmi slīpēšanā
Griešanas režīma izvēle slīpēšanā nedaudz atšķiras no citiem apstrādes veidiem, lai gan
griešanas režīma elementu noteikšanas kārtība ir tāda pati.
Griešanas dziļumu izvēlas atkarībā no apstrādājamā metāla veida. Rupjajā plakanslīpēšanā
griešanas dziļums t = 0,015...1,15 mm, bet gludajā – t = 0,005...0,15 mm.
6.6. Slīpripu izvēle
Lai slīpēšanas procesā detaļai konkrētos apstākļos izveidotu kvalitatīvu virsmu, precīzus
izmērus, pareizu ģeometrisko formu un panāktu pietiekamu darba ražīgumu, slīpripas jāizvēlas
atkarībā no visiem tās raksturojuma elementiem (6.1.tabula).
6.1.tabula
Slīpripu izvēle atkarībā no tās raksturojuma
Slīpripu raksturojums
Lietošana
Abrazīvo graudu
Elektrokorunds
Tērauda (rūdīta, nerūdīta), kaļamā čuguna,
materiāls
mīkstas bronzas slīpēšana
Pelēkā čuguna, bronzas un alumīnija lējumu,
Melnais silīcija
karbīds
cietsakausējumu instrumentu slīpēšana
Zaļais silīcija karbīds Cietsakausējuma instrumentu slīpēšana
Graudainība
Smalkgraudaina
Trauslu, cietu materiālu slīpēšana
slīpripa
Rupjgraudaina
Gadījumos, ja ir lielāka slīpripas un detaļas
slīpripa
saskares virsma
Cietība
Mīksta slīpripa
Cietāku metālu slīpēšana
Cietāka slīpripa
Mīkstāku metālu slīpēšana (arī ja lieto
rupjgraudainas slīpripas)
Saistviela
Keramiskā saistviela Visos gadījumos, ja slīpripa nav plāna (>5mm) un
nav lieli sānspiedieni
Vulkanīta un bakelīta Gadījumos, ja slīpē ar plānu slīpripu un ir lieli
saistviela
sānspiedieni
profilslīpēšana
(kad
Struktūra
Blīva struktūra
Gluda
slīpēšana,
(Nr 0...3)
nepieciešams saglabāt pareizu slīpripas profila
formu un izmērus)
Vidēji blīva struktūra Rūdīta tērauda slīpēšana griezējinstrumentu
(Nr 4...6)
asināšana, apaļslīpēšana, plakanslīpēšana ar
slīpripas perifēriju (cilindrisko daļu)
Stingru
un
mīkstu
metālu
slīpēšana,
Neblīva struktūra
( Nr 7...12)
plakanslīpēšana ar slīpripas galu (plakano virsmu)
Šķērspadeve (plakanslīpēšanā) parasti norisinās plakanslīpmašīnas galda garengājiena
(dubultgājiena) beigās. Rupjajā slīpēšanā Ssķ = 0,4...0,7 mm/dub.gāj. un gludajā slīpēšanā
Ssķ=0,25...0,35 mm/dub.gāj.
Galda kustības ātrumu izvēlas galvenokārt pēc slīpripas raksturojuma un noturības. Lielāku
slīpripas noturību var sasniegt ar mazāku vg, ko izsaka m/min. Ekonomiska slīpripas noturība – T =
25 min.
124
Slīpripas rotācijas ātrumu vienmēr cenšas lietot maksimāli pieļaujamo (ievērojot slīpripas
izturību un slīpmašīnas kinemātiku). Slīpripas rotācijas ātrumu atšķirībā no citu apstrādes veidu
rotācijas ātrumiem izsaka metros sekundē (m/s). Rotācijas ātruma un apgriezienu skaita sakarība ir
sekojoša:
v=
π ⋅d ⋅n
1000 ⋅ 60
,
kur v- slīpripas rotācijas ātrums (m/s);
d – slīpripas diametrs (mm);
n – slīpripas apgriezienu skaits (apgr/min).
Doto sakarību parasti izmanto slīpripai nepieciešamā apgriezienu skaita aprēķināšanai pēc
maksimāli pieļaujamā slīpripas griešanās ātruma, kurš parasti ir 25...35 m/s. Lietojot mazāku
ātrumu, slīpripas noturība samazinās.
Kontroles jautājumi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Kādi ir abrazīvo instrumentu veidi?
Kādi ir abrazīvo instrumentu griezējdaļas materiāli?
Kādas ir abrazīvo instrumentu saistvielas?
Kas ir abrazīvo instrumentu cietība un kā to iedala?
Kas ir abrazīvo instrumentu graudainība un kā to iedala?
Kas ir abrazīvo instrumentu struktūra un kā to iedala?
Kādi ir slīpripu apzīmējumi?
Pēc kādiem parametriem izvēlas slīpripu?
Kādam jābūt slīpripas rotācijas ātrumam?
125
IZMANTOTĀ LITERATŪRA
1. V. Berenfelds. Tehniskais minimums metālapstrādē. – Rīga: Avots, 1989.
2. O. Pētersons. Materiālmācība metālapstrādātājiem. – Rīga: Jumava, 1999.
3. A. Mednis. Tehnikas mācība. – Ozolnieki, 1998.
4. V. Ņikiforovs. Metālu tehnoloģija un konstrukciju materiāli. – Rīga: Zvaigzne, 1984.
5. J. Avotiņš. Konstrukciju materiālu tehnoloģija. – Jelgava, 2000.
6. O. Pētersons. Materiālmācība un konstrukciju materiālu apstrāde. – Rīga, 1996.
7.
Staffan Mattson. Fakta on material. Sockholm, 1995.
8. Latvijas standarts // www.lvs.lv
9. A. Šumskis. Materiālu mācība. – Malnava, 2006.
126