Пісіру доғасы және оның қасиеттері

Пісіру доғасы деп көп жылу мен жарық шыгаратың газдағы қуатты электрлік жалындауды айтады. Физикалық тұрғыдан қарағанда электрлік жалындау ионданған ауа арқылы өткізілетін электр тогының нәтижесі доғаның қасиетін сипаттайтын негізгі параметрлерге көрнеу, ток және доғаның ұзындығы жатады. Көрнеу мен ток арасындағы тәуелділікті доғаның тұрақты жағдайындағы статикалық вольт-амперлі сипаттамасы көрсетеді. Ол бірде ылдыйлаган I, бірде тұрақты II және өрлеулі III болып келуі мүмкін.

Пісіру доғасы үш бөліктен тұрады: катод аумағы, анод аумағы және доға діңгегі. Барлық аумақты доға діңгегі I алады, онда ионизациялау процесі мен катод аумағындағы тегіс бөлшектер анодқа қарай ауысады. Доға діңгегінің температурасы 6000-7000° С-ға жетеді. Ол қатты қызған электрод пен пісірілетін металдардың бу қоспаларынан және сол бұлардың қоршалған газдармен реакция нәтижесіндегі өнімдерден тұратын ортамен коршалған.

Электр доғасының жылулық қуаты есептелгенде доғаның электрлік қуатының жылулық баламасына (эквивалентіне) тең деп қаралады, демек

q=0,24 JU кал/с (I)

Ал электр доғасының тиімді әсерлік жылу қуаты:

q=0,24 ng UJ кал/с (I)

мұндағы ng = пісірілетін металды қыздыруға пайдаланылған доғаның жылу қуатының пайдалы әсер коэффициенті (ПЭК).

Эксперименттік зерттеулер анықтағандай металл электродпен ашық ауқымда пісіруде ng= 0,7+0,85; флюс қабатының астында пісіруде ng=0,90-0,99; көмір (графит) электродпен пісіруде (доғаның қуаты 300-1200 кал/с аралығы шамасында болған жағдайда) ƞ=0,5-0,75. Металл электродпен пісіруде ƞ мәні электродтың қосылуды полярлілігіне елеулі тәуелділік керсетпейді (арнайы жасалған электродтардан тыс жағдайда).

Электр доғалық пісіру үшін тұрақты және айнымалы ток қолданылады. Тұрақты ток көзі ретінде тұрақты ток генераторлары және пісіру түзеткіштері - селенді, германилі және кремнилі қолданылады. Тұрақты ток генераторлары электроқозғалтқышпен және іштен жаңатын қозғалтқышпен жетектелетін боп жасалады. Соңғы түрі тасымалдауға ыңғайлы болып келеді.

Айнымалы токпен пісіруде пісіру трансформаторларын пайдаланады. Пісіру трансформаторларының құрылымы қарапайым, оны пайдалану күрделі емес, салмағы мен құны кем және пайдалы әсер коэффициенті жоғары, бұларды пайдалану мерзімі ұзақ болады.

Доғалык пісірудің тұрақты ток көзі бірпосталы және көппосталы етіп жасалады, ал айнымалы ток көзі тек қана - бірпосталы болады.

Пісіру трансформаторларында электр желісінің жоғарғы кернеуі (220 немесе 320 В) трансформатордың бос жүрісті кернеуінің, мәніне дейін (60-80 В) төмендетеді. Онымен қоса трансформатор да электр доғасының кернеуін белгілі аралықта мәнде реттеу және тұрақты ұстау қамтамасыз етіледі. Ол үшін трансформатордың екінші сым орамын дроссель деп аталатын қосымша орамға жалғайды.

Электр доғасының бір электроды дроссель орамына, ал екінші электроды трансформатор-дың екінші орамына ұштастырылады. Пісіру тоғы берілгенде (өткенде) дроссель орамының айналымдарында э.қ.к. (электр қозғаушы күш) индукцияланады, оның бағыты трансформатор-дың негізгі э.қ.к. не қарсы бағытта болады. Сондықтан трансформатордың шыға беріс кернеуі бос жүрістегі мәнінен доға жанғандағы мәніне дейін төмендейді. Ал электродтар (электрод пен бұйым) тікелей түйістірілген жағдайда электр кернеуі U_k=0 В. Осыған орай электр желісіндегі ток мәні шұғыл өседі. Мұның ауаны иондатып электр жалындауының бастама қалыптасуы үшін шешуші мәні бар.

Тұрақты токтың бірпосталы пісіру генератор-ларының принципті электр нобайы көрсетілген. Генератордың бас щетка в және қосымша щетка с-ға жалғанған оралымы 3 бар және оралымы I бас щеткалар а мен в-ға жалғанған. Щеткалар в және с аралығындағы кернеулер бос айналым кезінде және күш режимдерінде де тұрақты болады. Сондықтан щеткаларға жалғанған (өздігінен қозатын генератор) оралым 3 тудырған магнитті қозғалыс Ф_п-да тұрақты болады. Доға жанғанда пісіру тоғы магниттік қозғалыс Ф_п-ға қарсы жалғанған Ф_с-магнитті козғалысының оралымы I арқылы өтеді. Айқас тұйықталғанда Ф_с қозғалысы Ф_п қозғалысына тең. Сондықтан соңғы магниттік қозғалыс, демек бас щеткалар а мен в-дағы э.қ.к. нөлге дейін бәсендейді.

Генератордың бұл түріндегі пісіру тоғы параллель оралымдардың қоздыру тоғының өзгеруіне байланысты. Реостат 2 арқылы реттеледі.

Тұракты тоқтың көп орынды пісіру генераторларының бір бағыттағы Ф_с және Ф_п магнитті қозғалыстарын тудыратын жүйелі I және параллельді 3 оралымдары бар. Сондықтан бұл генераторлардың қуаты құламалы болмай, тұрақты болады. Доға қуаты құламалы болу үшін әр жұмыс орнына доғамен жүйелі балласты реостаттарды 4 жалғайды (қосады).

Пісіру тізбегін тұйықтағанда генератор кернеуінің біразы балласт реостатында мына теңдеу бойынша кемиді:

U_p= JR

Мүндағы U_p - реостаттағы кернеудің кемуі, В;

R - реостат қарсылығы, Ом.

Айқас тұйықталғанда балласт реостатындағы кернеудің жоғалуы генератор кернеуіне тең, сондықтан доғадагы кернеуде нөлге дейін түседі. Балласт реостатын пісіру тоғын реттеуде де пайдаланады, ал реостат 2 генератордьщ бос жүрісінің кернеуін өзгертеді.

Пісіру түзеткіштері ток өткізгіш элемент-вентильдерден тұрады. Олар токты бір бағытта жақсы өткізеді. Пісіру түзеткіштер үшін негізінен селенді вентильдерді пайдаланады. Қазіргі кезде сапалы жоғары германилі және кремнилі пісіру түзеткіштер шығарылады.

Түзеткіш қондырғылары трансформатор мен шала өткізгіш түзеткіштен тұрады. Барлық түзеткіштердің де п.ә.к. (пайдалы әсер коэффициенті) жоғары, мөлшерлері шамалы, жеңіл және қымбат емес болып тоқтың бірқалыпты берілуі мен доғаның жақсы жануын қамтамасыз етеді. Пісіру генераторлары сияқты олар да дараорынды және көпорынды болады. Осы кезде металдарды пісіруді, металды қысым арқылы құю және кесу арқылы өңдеу сияқты, металдан әр түрлі конструкциялар мен бұйымдар жасауда негізгі технологиялық процесс болып саналады. Жаңа зауыттар мен кәсіпорындарын салуда, темір жол вагондар мен цистерналар жасауда, домна және мартен пештерін құрда, мұнай және газ құбырларын, көпір салуда, машина мен жабдықтардың тозған және сынған бөлшектерін қалпына келтіруде пісірудің маңызы зор. Бұл тәсіл ауыр конструкцияларды, металлургия, машина жасау өндірісінің күрделі жабдықтарын, пісіру арқылы өңдегенде үлкен экономикалық нәтиже береді.