Курулуш конструкциялары үчүн металл эритмесин өндүрүү ыкмалары
Заманбап курулуш дүйнөсүндө бекем, бышык жана натыйжалуу материалдарга болгон муктаждык өсүүдө. Бул муктаждыкка негизги жооптордун бири - эритмелер — эки же андан көп элементтерди аралаштыруу менен жасалган металлдар, адатта, таза металлдарга караганда жакшыраак механикалык касиеттерге жана айлана-чөйрөгө туруктуулукка жетишүү үчүн. Курулуш конструкцияларында эритмелер болот каркастарда, муундарда, плиталарда, мамычаларда, устундарда, кабелдерде жана ал тургай бекиткичтерде колдонулат. Бул макалада курамды тандоодон баштап калыптоо процесстерине жана сапатты сыноого чейин курулуш конструкцияларын колдонууга тиешелүү эритмени өндүрүү ыкмалары талкууланат.
1. Курулуштагы металл эритмелеринин негизги принциптери
Темир же алюминий сыяктуу таза металлдардын чектөөлөрү бар: алар өтө жумшак болушу, оңой дат басышы же белгилүү бир температурада туруксуз болушу мүмкүн. Эритмелер менен өндүрүүчүлөр материалдын касиеттерин башкара алышат, мисалы:
– Созуу жана ийилүү чеги (жүк көтөрүү үчүн маанилүү).
– Ийкемдүүлүк, ошондуктан ал оңой менен сынбайт.
– Эскирүүгө туруктуулук үчүн катуулук.
– Нымдуу, жээктеги же өнөр жай чөйрөлөрүндөгү коррозияга туруктуулук.
– Талаа шартында оңой чогултуу үчүн ширетүү жана жасоо мүмкүнчүлүктөрү.
Курулуш конструкцияларында эң кеңири таралган эритмелер:
– Устаттар жана мамылар үчүн көмүртектүү жана аз легирленген болот.
– Дат басуучу чөйрөлөр же архитектуралык долбоорлор үчүн дат баспас болот.
– Фасаддар, жеңил каркастар жана айрым конструкциялык эмес элементтер үчүн алюминий эритмелери.
2. Эритме курамынын дизайны
Эритме өндүрүү ыкмалары ар дайым композицияны долбоорлоодон башталат. Металлургиялык инженерлер кайсы элементтерди кошуу керектигин көрсөткүчтөргө жана чыгымдардын максаттарына жараша аныкташат. Элементтердин ролдорунун мисалдары:
– Болоттогу көмүртек (С) бекемдикти жана катуулукту жогорулатат, бирок анын ашыкча болушу ширетүүгө жарамдуулукту төмөндөтүшү мүмкүн.
– Марганец (Mn) бекемдикти жогорулатууга жардам берет жана күкүрттү байланыштырат, ошону менен морттукту азайтат.
– Хром (Cr) коррозияга жана кычкылданууга туруктуулукту жогорулатат.
– Никель (Ni), айрыкча төмөнкү температурада, бекемдикти жогорулатат.
– Молибден (Mo) сыргоого жана белгилүү бир коррозияга туруктуулукту жогорулатат.
– Кремний (Si) деоксидация процессине жардам берет жана бекемдикти жогорулатат.
Алюминий эритмелеринде Mg, Si, Zn, Cu сыяктуу элементтер бекемдикти же коррозияга туруктуулукту жогорулатуу үчүн тандалып алынат, ошол эле учурда экструзиянын жана ширетүүнүн жеңилдигин эске алуу менен.
3. Эритүү жана тазалоо ыкмалары
Өнөр жай масштабындагы эритмени өндүрүү, адатта, меште эритүү процесси аркылуу жүргүзүлөт, андан кийин кошулмаларды кетирүү үчүн тазалоо жүргүзүлөт.
а) Домна меши жана негизги кычкылтек меши (БКМ)
Массалык курулуш болоту үчүн классикалык жол төмөнкүлөрдү камтыйт:
1. Домна мешинде (домна мешинде) темир рудасынан эриген темир (ысык металл) өндүрүлөт.
2. BOF (негизги кычкылтек меши) көмүртектин курамын азайтуу жана кошулмаларды кетирүү үчүн кычкылтек үйлөө менен эритилген темирди болотко айландырат.
Бул жол болот конструкцияларынын профилдери сыяктуу ири өндүрүштөр үчүн ылайыктуу.
б) Электрдик жаа меши (ЭЖО)
ЭФтер металл сыныктарын кайра иштетүү жана ар кандай маркадагы болотторду өндүрүү үчүн кеңири колдонулат. Алардын артыкчылыктары төмөнкүлөрдү камтыйт:
– Композицияны башкаруу үчүн көбүрөөк ийкемдүүлүк.
– Айрым легирленген болотторду өндүрүү үчүн ылайыктуу.
– Долбоордун муктаждыктарына сапатты ыңгайлаштыруу оңой.
в) Экинчилик кайра иштетүү (экинчилик металлургия)
Болот имараттын конструкцияларынын стандарттарына жооп бериши үчүн, андан ары иштетүү жүргүзүлөт, мисалы:
– Кеуектүүлүктүн алдын алуу үчүн деоксидация (эриген кычкылтекти калыбына келтирүү).
– Катуулугун жогорулатуу үчүн күкүртсүздөндүрүү (күкүрттү калыбына келтирүү).
– Суутектин жарылышынын жана ички кемчиликтердин алдын алуу үчүн вакуумдук дегазация (суутек сыяктуу газдарды алып салуу).
– Материалдык касиеттердин ырааттуулугун камсыз кылуу үчүн легирлөөчү элементтерди так кошуу.
Экинчилик тазалоо этабы жогорку бекемдиктеги болоттор же талаа шартында ширетилүүчү болоттор үчүн өзгөчө маанилүү.
4. Куюу ыкмалары жана баштапкы калыптандыруу
Курамы ылайыктуу болгондон кийин, эритилген металл жарым-жартылай даяр формага келтирилет.
а) Үзгүлтүксүз куюу
Бүгүнкү күндө үзгүлтүксүз куюу ыкмасы басымдуулук кылат. Эритилген болот плиталарга, гүлдөргө же даярдамаларга үзгүлтүксүз куюлат, андан кийин узундугуна чейин кесилет. Анын артыкчылыктары:
– Жогорку натыйжалуулук.
– Бир калыптагы микроструктура.
– Кадимки куйма куюуга салыштырмалуу кемчиликтерди азайтат.
б) Куйма куюу (сейрек кездешет)
Айрым атайын колдонмолор үчүн колдонулат, бирок легирлөөчү элементтерди бөлүүгө көбүрөөк жакын жана кошумча иштетүүнү талап кылат.
5. Термомеханикалык калыптоо: прокаттоо, согуу жана экструзия
I-нурлар, H-нурлар, C-каналдар, плиталар же арматуралык тилкелер сыяктуу структуралык формалар калыптоо процессин талап кылат.
а) Ысык прокаттоо
Плита же гүл ысытылып, андан кийин тоголоктолот:
– Туташтыргычтар жана негизги плиталар үчүн плиталар.
– Устулар жана мамычалар үчүн конструкциялык профилдер (H, I, U, L).
– Бекиткич элементтер үчүн шыбыктар жана зым таякчалар.
Ысык прокаттоо дандын түзүлүшүн өркүндөтүүгө жана механикалык касиеттерин жакшыртууга жардам берет.
b) Башкарылуучу прокат / TMCP (Термомеханикалык башкарылуучу иштетүү)
Бул жогорку бекемдиктеги, аз легирленген болоттор үчүн маанилүү ыкма. Прокаттоо учурунда температураны жана калыбына келүүнү көзөмөлдөө менен өндүрүүчүлөр төмөнкүлөргө жетишишет:
– Майда дандар (данды тазалоо).
– Көмүртектин курамын өтө көп көбөйтпөстөн жогорку бекемдик.
– Ширетүүгө жарамдуулугу жогорулаган, көпүрө жана бийик имараттарды курууга ылайыктуу.
в) Согуу
Атайын фланецтер, якорьлор же оор жүктөрдү туташтыруучу компоненттер сыяктуу жогорку бекемдикти талап кылган компоненттер үчүн колдонулат. Согуу металлдын данектеринин багытын жакшыртат жана ички тешикчелерди азайтат.
г) Экструзия (алюминий гана)
Фасаддар жана жеңил каркастар үчүн алюминий профилдер экструзия жолу менен жасалат: даярдамалар ысытылып, андан кийин татаал, жеңил профилдерди алуу үчүн калып аркылуу түртүлөт.
6. Касиеттерин жөнгө салуу үчүн жылуулук менен иштетүү (жылуулук менен иштетүү)
Жылуулук менен иштетүү акыркы касиеттер долбоорлоо талаптарына жооп бериши үчүн микроструктураны өзгөртүүгө багытталган.
Курулуш болотторунда:
– Нормалдаштыруу структуралык бир калыптуулукту жана бекемдикти жакшыртат.
– Чыңалуу жана чыңдоо (Q&T) жогорку бекемдикти камсыз кылат, көбүнчө жогорку бекемдикти талап кылган айрым компоненттерде колдонулат.
– Чыңалууну басаңдатуу ширетүүдөн же калыптоодон келип чыккан калдык чыңалууну азайтат.
Айрым алюминий эритмелеринде:
– Эритмени жылуулук менен иштетүү жана эскиртүү (мисалы, 6xxx же 7xxx сериялары) чөкмө аркылуу бекемдикти жогорулатат.
Жылуулук менен иштетүүнү тандоодо жаракага туруктуулукту, ширетүүгө жарамдуулукту жана узак мөөнөттүү иштөөнү эске алуу керек.
7. Имараттардын коррозияга туруктуулугун жогорулатуу ыкмалары
Курулуш конструкциялары көп учурда жамгырдын, нымдуулуктун, туздун (жээктеги) же өнөр жай булгоочу заттарынын таасирине дуушар болот. Ошондуктан, туура эритмени тандоодон тышкары, коргоо ыкмалары колдонулат:
– Конструкциялык болотту дат басууга туруктуу кылуу үчүн цинк менен каптоо (мырыш менен каптоо) абдан кеңири таралган.
– Аба ырайынын таасирине туруктуу болот (б.а., коргоочу патинаны түзгөн айрым эритмелер) белгилүү бир атмосфералык шарттарга ылайыктуу.
– Дат басууга туруктуулугу жогору жана тейлөөнү аз талап кылган аймактар үчүн дат баспас болоттон жасалган.
– Кошумча коргоо катары каптоо системалары (эпоксид, полиуретан ж.б.).
Коррозияга туруктуулук эстетика маселеси гана эмес, коопсуздук маселеси да болуп саналат, анткени коррозия натыйжалуу кесилишти азайтып, конструкциянын бузулушуна алып келиши мүмкүн.
8. Сапатты көзөмөлдөө жана материалдарды сыноо
Курулуш конструкциялары үчүн металл эритмелери белгилүү бир техникалык стандарттарга (мисалы, курамы, бекемдиги жана бышыктыгы стандарттары) жооп бериши керек. Сапаттык жол-жоболорго, адатта, төмөнкүлөр кирет:
– Чыңалуу чегин, созулууну жана узарууну аныктоо үчүн созулууну сыноо.
– Айрыкча төмөнкү температурада иштеген болоттордо бекемдикти баалоо үчүн сокку сыноосу (Шарпи).
– Механикалык касиеттердин көрсөткүчү катары катуулук сыноосу.
– Эритменин курамынын тууралыгын камсыз кылуу үчүн химиялык анализ.
– Ички/беттик кемчиликтерди аныктоо үчүн ультраүндүк сыноо, рентгенография, магниттик бөлүкчөлөрдү сыноо же боёктун сиңүүчүлүгүн текшерүү сыяктуу NDT (бузбай турган сыноо).
– Профилдердин жасалгалоо талаптарына жооп берерин камсыз кылуу үчүн өлчөмдөрдү жана чыдамдуулукту текшерүү.
Сапатты жакшы көзөмөлдөө материалдын коопсуз колдонулушун, ширетүүнүн оңой болушун жана партиядан партияга туруктуу иштешин камсыздайт.
9. Өнүгүүнүн кыйынчылыктары жана багыттары
Курулуш эритмеси өнөр жайы өнүгүүнү улантууда. Негизги кыйынчылыктар төмөнкүлөрдү камтыйт:
– Бекемдик менен ширетүүгө жарамдуулуктун ортосундагы тең салмактуулук (эгерде жогорку бекемдик туура иштелип чыкпаса, көп учурда ширетүүдө жарака кетүүгө сезгич болуу коркунучун жаратат).
– Айрым легирлөөчү элементтер кымбат болгондуктан, чыгымдардын натыйжалуулугу.
– Кайра иштетүүнү көбөйтүү, энергияны үнөмдөө жана зыяндуу заттардын чыгарылышын азайтуу аркылуу туруктуулук.
Иштеп чыгуу багыттарына жеңил, бирок бекем HSLA (жогорку бекемдиктеги аз эритме) болотун колдонуу, такыраак TMCPди колдонуу жана көмүртек изин азайтуу үчүн металл сыныктарына негизделген EAF процесстерин жакшыртуу кирет.
Корутунду
Курулуш конструкциялары үчүн металл эритмелерин жасоо бир катар өз ара байланышкан процесстерди камтыйт: курамды долбоорлоодон, эритүүдөн жана тазалоодон, куюудан, термомеханикалык калыптоодон, жылуулук менен иштетүүдөн баштап, коррозиядан коргоого жана сапатты көзөмөлдөөгө чейин. Туура долбоорлонгон жана иштетилген эритмелер ондогон жылдар бою жүктөмдөргө жана айлана-чөйрөнүн шарттарына туруштук бере алган бекем, бышык жана коопсуз материалдарды өндүрөт. Металлургиялык технологиянын өнүгүшү жана имараттардын талаптарынын барган сайын татаалдашып баратышы менен металл эритмелерин жасоону түшүнүү келечектеги курулуштун сапаты жана туруктуулугу үчүн маанилүү негиз болуп саналат.
