Балқытып және қысыммен пісірудің негіздері

Балқытып біріктіру, пісіру – металл бұйымдарды балқу температурасына дейін қыздыру немесе пластикалық күйге дейін келтіру арқылы бір-бірімен біріктірілетін денелердің аралығында атомаралық (молекулааралық) байланыстардың түзілуі нәтижесінде оларды ажырамайтындай етіп біріктіретін технологиялық процесс. Металдар мен қорытпалар, сондай-ақ пластмасса, шыны, керамика және әр текті металдар балқытып біріктіріледі. Балқытып біріктіру кезінде қыздыру көздерін пайдаланып біріктіруге кері процесс те (мысалы, металдарды отпен немесе термиялық кесу) жүзеге асырылады. Балқытып біріктірудің қарапайым тәсілдері біздің заманымыздан бұрынғы 8 – 7 мыңыншы жылдары белгілі болған. Мысалы, Мысыр пирамидаларынан қалайымен біріктірілген алтын бұйымдар, ал Помпей қаласын қазу кезінде жапсарлары біріктірілген қорғасын су құбырлары табылды. Оларда қосылатын бөлшектер алдын ала қыздырылып, одан әрі бір-біріне жанши отырып біріктірілген не қыздырылған бөлшектердің арасына балқыған металл құйылған. Ал темір мен оның қорытпаларынан жасалған бұйымдар ұсталық көрікте «шоқтануға» дейін қыздырылып, одан әрі олар бір-біріне соғу арқылы біріктірілген. 19 ғасырдың соңына дейін тек осы екі тәсіл ғана іс жүзінде кеңінен таралды. Балқытып біріктірудің жылдам дамуына 1802 жылы орыс ғалымы Василий Петров ашқан электр доғасы (доғалық разряд) себепші болды. 1882 ж. орыс инженері Николай Бенардос балқымайтын электродпен (көмір немесе графит) балқытып біріктіру тәсілін, ал 1888 ж. орыс инженері Николай Славянов балқитын электродпен балқытып біріктіру тәсілін ұсынды. 1949 ж. электр шлагымен балқытып біріктіру тәсілі Украинада Электрлік балқытып біріктіру институтында жасалды. Осы институтта академик Евгений Патонның жетекшілігімен флюс қабаты астында және ғарыш кеңістігінде балқытып біріктіру жұмыстары жүзеге асырылды. 20 ғасырдың 50-жылдарының аяғында Францияда металдарды тығыз электрондар шоғының көмегімен балқытып біріктіру тәсілі, ал соңғы жылдары балқытып біріктіру процесінде оптикалық кванттық генератор-лазер пайдаланыла бастады. Қазіргі уақытта балқытып біріктірудің алпыстан астам тәсілдері бар. Қосылыс аймағындағы материалдардың физикалық күйіне байланысты балқытып біріктірудің барлық тәсілдерін шартты түрде: балқыту арқылы балқытып біріктіру және қысым арқылы балқытып біріктіру деп бөлуге болады. Балқытып біріктіру тәсілдерінің ішінде пісірілген жапсар сапасының жоғарылығына, қарапайымдылығына, т.б. қарай электр доғасымен балқытып біріктіру ең көп тараған. Электр доғасымен балқытып біріктіру тәсілінде металды қыздыруға қажетті жылу электродтан немесе электрод пен металл арасында түзілетін доғадан алынады. Электр доғасымен балқытып біріктіруде балқитын және балқымайтын электродтар қолданылады. Балқымайтын электродтардың (көмір, графит, вольфрам) диаметрі 5 – 30 мм, ұзындығы 200 – 300 мм болып жасалады және ол металды тұрақты токпен балқытып біріктіру кезінде пайдаланылады. Балқитын электродтар металдың химиялық құрамына, пайдалану мақсатына, т.б. сәйкес болат, шойын, мыс, жез, қола, т.б. металдар мен қорытпалардан жасалады. Олардың ұзындығы 300 – 450 мм, диаметрі 1 – 12 мм болып, жалаңаш және сырты қапталған түрлерге ажыратылады. Металды терең балқытып біріктіру тәсілінде электродтың сыртқы беті балқу температурасы жоғары қабатпен қапталады. Үш фазалы токпен балқытып біріктіруде ток көзінің екі фазасы параллель екі электродқа, үшіншісі металға жалғанады. Екі электрод пен металдың және электродтардың өз арасында үш доға пайда болады. Доғаның бірі сөнсе де, қалған екі доғаның балқытып біріктіру мүмкіндігі бар. Сондықтан оның еңбек өнімділігі жоғарырақ болады. Қорғағыш газ қабаты астындағы балқытып біріктіру тәсілінде газ балқыған жапсардың атмосферамен жанасудан және металды тотығудан сақтайды. Қорғағыш орта ретінде аргон, гелий, сутек, т.б. газдар пайдаланылады. Электр шлагымен балқытып біріктіру тәсілінде қажетті жылу мөлшері электр өткізгіш шлакпен ток өткізу арқылы алынады. Бұл тәсілмен қалыңдығы әр түрлі гидравликалық турбина, жоғары қысымды бу қазандары, мартен пешінің қаңқасы, т.б. күрделі әрі ірі бұйымдар балқытып біріктіріледі. Қысым арқылы (қыздырылып немесе қыздырылмай) балқытып біріктіру кезінде біріктіретін бөлшектердің материалдары сырттан қысушы күштердің әсерінен деформаланып, берік қосылыс түзеді. Қысым арқылы балқытып біріктірудің түйіспелік, конденсаторлық, ультрадыбыстық, диффузиялық, т.б. тәсілдері бар. Балқытып біріктірудің қажетті тәсілі біріктірілетін материалдардың физикалық-химиялық қасиеттеріне, қосылатын бөлшектердің қалыңдығына және қосылыстың құрылымына, т.б. қарай таңдап алынады. Балқытып біріктірудің өнеркәсіпте алатын орны орасан зор. Ол металды және басқа да қатты материалдарды өңдеумен айналысатын барлық өндірісте кеңінен қолданылады. Көптеген балқытып біріктіру жұмыстары автоматтандырылған.