Referaat (0)

Referaat



TalTech Eesti Mereakadeemia Üld- ja alusõppe keskus Saskia Mürk Tehnomaterjalide tehnoloogia Referaat Juhendaja: lektor Aleksander Lill Esitatud:................12.01.202......... Kontrollitud:.................................. Punkte:........................................... Tallinn 2022


Sisukord Metallurgia 3 Metallurg 3 Pürometallurgia 3 Hüdrometallurgia 4 Kloormetallurgia 4 Elektrometallurgia 4 Pulbermetallurgia 5 Valutöötlus 5 Sulatamine 5 Degaseerimine 6 Vormi koostamine 6 Valamine ja detaili vormist eemaldamine 7 Kuumtöötlemine ja detaili pinna puhastamine 7 Lõpptöötlemine 8 Survetöötlus 8 Valtsimine 9 Ekstrudeerimine 9 Tõmbamine 10 Sepistamine 10 Vormstantsimine 11 Keevitamine 11 Sulakeevitus 12 Kaarkeevitus 12 Gaaskeevitus 12 Survekeevitus 13 Külmkeevitus 13 Hõõrdkeevitus 13 Jootmine 14 Kõvajoodisjootmine ja pehmejoodisjootmine 15 Ahijootmine 15 Lainejootmine 16 Kontaktjootmine 16 Kondensiatsioonjootmine 16 Lõiketöötlemine 17 Treimine 17 Freesimine 17 Puurimine 18 Kasutatud kirjandus 18 2


Metallurgia Metallurgia on osa materjaliteadusest ja inseneriteadusest, mis hõlmab metallide füüsikalise ja keemilise käitumise uurimist. See hõlmab metallielemente, nende ühendeid ja sulameid. (Forth s.a.) Kitsamas mõttes kuulub selle valdkonda detailide ja konstruktsioonide valmistamine metallisulamitest kas valades, valtsides, pressides, tõmmates viisil mitmesuguste toodete. Kuna tegevusala ja masinaehituse üleminekupiirid on ebaselged siis tihti paiknevad metallimahukad tööstusettevõtted lähestikku, et transpordikulusid minimeerida. (Metallurgia 2020) Metallurg Antud ala spetsialist on metallurg. 16. sajandi saksa teadlast Georg Agricolat nimetatakse sageli "metallurgia isaks" tänu tema avaldatud teosele "De Re Metallica", mis kirjeldab metallimaakide kaevandamise ja metallide kaevandamise protsesse. Tänapäeval töötavad metallurgid sageli interdistsiplinaarsetes meeskondades koos materjaliteadlaste ja inseneridega. (Forth s.a.) Pürometallurgia Antud protsessi peetakse vanimaks ja tegemist on ka kõige enam kasutatava protsessiga metallurgias. Antud protsessis sulatakse metall kõrgetel temperatuuridel maagist välja. Temperatuur saadakse kütuse põletamisest. Nii saadakse näiteks rauda, rauasulameid vaske kui ka teisi metalle. (Metallurgia 2020) Pürometallurgiat saab jagada veel kolme alaliiki tulenevalt redutseerijatest. Näiteks kui redutseeriaks on süsinik on tegemist karbotermiaga, kui aktiivne metall siis metallotermia ja vesiniku puhul pürometallurgia. (Metallurgia 2020) Ka sulatusahjusid, mida antud protsessis kasutatakse on erinevaid. Need olenevad nii kujust kui ka avade paigutusest. Näiteks shaft-sulatusahi on vertikaalne, antud ahjul maak siseneb ahju ülevalt ja väljub alt kuid gaas siseneb ahju alaosas ning väljub üleval. 3


Samas muhvel-sulatusahi on horisontaalse kujuga, millel ühest otsast siseneb kütus ja õhk ning teisest otsast väljuvad gaasid. Selels ahjus maak sulab ahju sees olevas kinnises kambris. (Metallurgia 2020) Veel üheks liigiks on kamin-sulatusahi, mis on horisontaalse kujuga piklik ahi, kuid võib olla natuke kaldu. Ahju kõrgemast otsast lisatakse maak, mis voolab aeglaselt alla ning väljub alt. Samal ajal siseneb alt ahju põlev kütus. (Metallurgia 2020) Hüdrometallurgia Teiseks protsessiks on hüdrometallurgia. Protsess sai alguse 16. sajandil, kuid selle põhiline areng leidis aset 20. sajandil, mida ergutas osaliselt soov kaevandada kulda madala kvaliteediga maakidest. (Kulu et al 2015) Hüdrometallurgia põhineb maakide töötlemisel kemikaalide lahustega, mis maagis oleva metalliga reageerides viivad selle ioonidena lahusesse. Lahuse järgneval töötlemisel eraldatakse metall sellest lihtainena. Antud viisil toodetakse peale kulla veel ka vaske, kuid vask pole antud protsessi puhul eriti puhas ja sisaldab väheaktiivsete metallide lisandeid. Vase puhastusjääkidest toodetakse ka praktiliselt kogu germaanium, mis on samuti elektroonikale oluline element. (Metallurgia 2020) Kloormetallurgia Mitmeid värvilisi metalle toodetakse kloormetallurgiliselt. Seega antud protsessis töödeldakse toormaaki klooriga, kus metall reageerides klooriga muutub kloriidiks. Kloriit eraldatakse ja seejärel töödeldakse puhtaks metalliks. Antud viisil toodetakse näiteks titaani ja tina.  (Metallurgia 2020) Elektrometallurgia Elektrometallurgia puhul toodetakse maakidest ja selle konsentraatidest, samuti metalli enda rafineerimiseks, sulami strukutuuri andmiseks elektrivoolu. Tavaliselt kasutatakse elektrolüüsi. 4


Antud metallurgia protsessi kasutatakse kas legeerteraste, ferrosulamite, rasksulavate või keemiliselt aktiivsete metallide ja nende sulamite tootmisel. (Kulu et al 2015) Elektrolüüs ongi majanduslikult kõige mõistlikum meetod aktiivsete metallide tootmiseks. Samas on elektrolüüs väga energiakulukas.  (Metallurgia 2020) Pulbermetallurgia Viimaseks põhiliseks protsessiks on pulbermetallurgia. See hõlmab pulbrite, olenemata, kas mitte- või metallne pulber, tootmist ja nendest toodete valmistamist. Antud protsessile on iseloomulik materjali ja toode üheaegne valmivus. Pulbermetallurgiaga tehakse tooteid rasksulavatest nii metallidest, kõvasulamitest kui ka teistest pulbermaterjalidest. (Kulu et al 2015) Valutöötlus Valutöötlus hõlmab valandite tootmist (Kulu et al 2015). Siin protsessis valatakse sulatatud metallid vormidesse, mis hiljem tahenedes eemaldatakse. Selle protsessi käigus saab metallile soovitud kuju ja suuruse. Tukenevalt sellest toodetaksegi iga aasta antud meetodi abil miljoneid tonne detaile vanametallist. Enim töödeldakse valutöötluse abil alumiiniumi ja malmi, kuid kasutatakse ka teisi metalle, nagu pronks, messing, teras, magneesium ja tsink. (Foundry 2021) Sulatamine Esmalt on maagi sulatamine. Ahju lisatakse tooraine, leegeraine ja vanaraud. Vanarauda on kahte liiki - välised ja sisemised. Väline vanaraud on materjal, mis on saadud muudest vormimisprotsessidest, nagu stantsimine, sepistamine või mehaaniline töötlemine. Sisemine vanaraud koosneb väravatest, püstikutest, defektsetest valanditest ja muudest rajatises toodetud võõrastest metallidest. (Foundry 2021) Sulatamine protsess koosneb materjalide sulatamisest, selle rafineerimisest, sulati keemilise koostise reguleerimisest ja transpordianumasse koputamisest. Rafineerimine on 5


vajalik, et kahjulikud gaasid ja elementid eemaldada sulametallist, vältimaks valudefekte. Materjal lisatakse sulamisprotsessi käigus, et viia lõplik keemia tööstuse ja/või sisestandardite poolt määratud kindlasse vahemikku. Teatud räbusteid võib kasutada metalli eraldamiseks räbu ja/või räbust ning degasaatoreid kasutatakse lahustunud gaasi eemaldamiseks metallidest, mis gaasides kergesti lahustuvad. (Foundry 2021) Degaseerimine Degaseerimine on protsess, mis võib olla vajalik, et vähendada sulametalli partiis vesiniku kogust. Vesinik ongi enamiku valumetallide tavaliseks saasteaineks. See tekib materjalireaktsioonide või veeauru või masinamäärdeainete tulemusena. (Foundry 2021) Valu jääb poorne, kui vesiniku kontsentratsioon on liige kõrge. Poorsus aga tihti halvendab metalli mehaanilisi omadusi. Põhjus, miks poorid tekivad, on kui vesinik väljub sulalahusest, jättes metalli jahtudes ja tahkudes väikesed õhutaskud. Tõhus viis vesiniku eemaldamiseks sulatisest on kuiva, lahustumatu gaasi mullitamine läbi sulatise puhastamise või segamise teel. Kui mullid sulas üles tõusevad, püüavad nad lahustunud vesiniku kinni ja toovad selle pinnale. Värviliste metallide degaseerimiseks kasutatakse sageli kloori, lämmastikku, heeliumi ja argooni. Süsinikmonooksiidi kasutatakse tavaliselt raua ja terase jaoks. (Foundry 2021) Juhtudel, kui poorsus jääb pärast degaseerimisprotsessi siiski alles, saab poorsuse tihendamise teostada protsessiga, mida nimetatakse metalli immutamiseks. (Foundry 2021) Vormi koostamine Vorm on vajalik, et detailile kuju anda. Detailid, mis on lihtsad saab teha ühes tükis, kuid keerulisemaid tehakse üldjuhul kahes tükis. Vorme on kõige lihtsam jagada kaheks ühed vormid jäävad terveks peale detaili eemaldamist (korduvkasutatavvormid), teised aga purunevad (kordkasutatvvormid). (Foundry 2021) Vormid valmistatakse mitme erineva protsessi abil, mis sõltuvad valukoja tüübist, valatavast metallist, valmistatavate osade kogusest, valandi suurusest ja valamise keerukusest. Valuvormideks on näiteks liivavalu, keraamiline valuvorm, survevalu, koorikute valamine ja teised. (Foundry 2021) 6


Valamine ja detaili vormist eemaldamine Valukojas valatakse sulametall vormidesse. Seda saab teostada raskusjõu abil, samas võib aidata vaakumi või survestatud gaasiga. Paljud kaasaegsed valukojad kasutavad sulametalli valamiseks roboteid või automaatseid valamismasinaid, kuid traditsiooniliselt valati vormid käsitsi vahukulpide abil. (Foundry 2021) Seejärel eemaldatakse tahkunud metallkomponent selle vormist. Kui vorm on liivapõhine, saab seda teha raputades või trummeldades. See vabastab valandi liivast, mis on endiselt kinnitatud metalltorude ja toitekanali külge. (Foundry 2021) Siis eemaldatakse kõik ülejäänud osad valandilt. Neid saab eemaldada näiteks lõikepõletite, lintsaagide või keraamiliste lõiketerade abil. Mõnede metallitüüpide ja teatud tõmbesüsteemide konstruktsioonide puhul saab kanalid, kollektorid eemaldada, purustades need valandist kelguhaamri või spetsiaalselt selleks ette nähtud väljalöömismasinaga. (Foundry 2021) Kuumtöötlemine ja detaili pinna puhastamine Detaili kuumtöödeltakse, et muuta materjali füüsikaliste ja mõnikord ka keemiliste omadusi. See hõlmab kuumutamist või jahutamist, tavaliselt äärmuslike temperatuurideni, et saavutada soovitud tulemus, näiteks materjali kõvenemine või pehmendamine. Kuumtöötlemise tehnikad hõlmavad lõõmutamist, korpuse karastamist, sademetega tugevdamist, karastamist. Kuigi termin "kuumtöötlemine" kehtib ainult protsesside kohta, kus kuumutamine ja jahutamine toimub konkreetse eesmärgiga muuta omadusi tahtlikult, toimub kuumutamine ja jahutamine sageli juhuslikult muude tootmisprotsesside, näiteks kuumvormimise või keevitamise käigus. (Foundry 2021) Peale eelmisi protsesse võib liiv või muud vormimisvahendid jääda valandile kleepuma. Hallitusjääkide eemaldamiseks puhastatakse pind puhumisprotsessiga. See tähendab, et granuleeritud aine surutakse vastu valandi pinda, et kleepunud liiv mehaaniliselt eemale lüüa. Puhastusvahend lööb suurel kiirusel vastu valupinda, et eemaldada valupinnalt vormijäägid. Valatud pindade puhastamiseks võib kasutada paljusid materjale, sealhulgas 7


terast, rauda,  muid metallisulameid, alumiiniumoksiide, klaashelmeid, pähklikoori, küpsetuspulbrit ja paljusid muid. (Foundry 2021) Lõpptöötlemine Valamisprotsessi viimane etapp hõlmab tavaliselt komponendi lihvimist või töötlemist, et saavutada soovitud mõõtmete täpsus, füüsiline kuju ja pinnaviimistlus. Allesjäänud toitesüsteem eemaldatakse tavaliselt veski või lihvmasinaga, kuna nende materjali eemaldamise kiirus on piisavalt aeglane, et kontrollida eemaldatava materjali kogust. Need sammud tehakse enne lõplikku töötlemist. (Foundry 2021) Pärast lihvimist töödeldakse kõik pinnad, mis nõuavad tihedat mõõtmete kontrolli. Paljud valandid töödeldakse CNC freesimiskeskustes. Selle põhjuseks on see, et nendel protsessidel on parem mõõtmete võime ja korratavus kui paljudel valuprotsessidel. Tänapäeval pole aga haruldane, et valandeid kasutatakse ilma töötluseta. Valandeid võib ka värvida, et vältida korrosiooni või tõsta visuaalset atraktiivsust. Mõned valukojad monteerivad valandeid terviklikeks masinateks või alamsõlmedeks, samas teised valukojad keevitavad valmistooteks kokku mitut valandit või sepistatud metalli. (Foundry 2021) Üha enam teostavad viimistlusprotsesse robotmasinad, mis välistavad inimese vajaduse füüsiliselt lihvida detaili üle. Masinad võivad ka vähendada töötajate vigastuste ohtu ja kulusid kulumaterjalidele, suurendades samal ajal ka tootlikkust. Samuti piiravad need inimlike eksimuste võimalust ja suurendavad lihvimise kvaliteedi korratavust. (Foundry 2021) Survetöötlus Survetöötlust põhineb materjalide võimel deformeeruda plastselt tardolekus. Seda saab liigitada deformeerimistemperatuuri, tooriku geomeetria, deformeerimisprotsessi iseloomu, samuti pingeseisundi järgi, kuid peamiselt lähtutakse liigitamisel tooriku geomeetriast eristades mahtvormimist ja lehtvormimist. Mahtvormimisel kasutatakse üldjuhul nelinurkse või ümara ristlõikega toorikuid. Tooriku kuju ja ristlõikepinna olulised muutused kaasnevad deformatsiooniga. Selle vormi meetoideks on valtsimine, 8


ekstrudeerimine, tõmbamine, sepistamine, vormstantsimine vasaratel ja pressidel. Lehtvormimisel kasutatakse lehtmetalli, kus deformatsiooniprotsessis tooriku kuju muutub, kuid paksus pigem mitte. (Kulu et al 2015) Deformeerimistemperatuuri eristatakse kuumsurvetöötlust, soesurvetöötlust ja külmsurvetöötlust, samas deformeerimisprotsessi iseloomu järgi eristatakse pidevtöötlust ja mittepidevtöötlust. Pingeseisundi järgi eristatakse joon-, tasand- ja ruumpingusega deformatsiooniprotsesse. (Kulu et al 2015) Valtsimine Valtsimine on pidevprotsess, mille puhul toorik tõmmatakse pöörlevate valtside vahele hõõrdejõu toimel. See on enimlevinud survetöötlusmeetod, sest umbes 90% toodetavast terasest ning 50% mitterauasulamitest valtsitakse. Antud töötluse produktiks on valtsmetal, mis on reeglina standardiseeritud. Produkti saab liigitada sordimetalliks, lehtmetalliks, torudeks, lisaks ka spetsiaalseteks valtstoodeteks. Sordimetall jaguneb kaheks - lihtprofiil ja kujuprofiil. Lehtmetalli liigitatakse paksplekiks, õhukeseks plekiks ja fooliumiks. Torusid saab liigitada õmbluseta torudeks, mis toodetakse valtsitud ümarprofiilist siseõõnsuse moodustamisega torni abil, ja keevistorud, mis tehakse metalliribakujulisest torutoorikust, mida erilistes valtspinkides toruks vormitakse ja seejärel piki õmblust kinni keevitatakse. Valtsimise lähtetoorikuks on metallurgiatööstuse valuplokid. Valtsmetall saadakse peale mitme valtsimisläbimi kasutamist, mille kestel toimub pidev valtstoote lõppkuju andmine. Plekki valtsitakse siledate silindriliste valtsidega, kus kõigi läbimiga lähendatatakse valtse teineteisele. Sordimetalli valtsitakse aga vagudega valtside vahel ja valtstoote saamiseks tuleb samuti kasutada mitut läbimit. (Kulu et al 2001) Ekstrudeerimine Ekstrudeerimine on protsess, mille puhul konteinerisse paigutatud toorik surutakse templi abil läbi matriitsiava. Nii saadakse pooltoode ehk ekstruusis, mille ristlõige on sama, mis martsiisi ava ristlõige. 9


Ekstrudeerimise toorikuks on valuplokk või valtsmetallist väljalõigatud toorik. Üldjuhul kasuatatkse mitterauasulameid ja harvem teraseid. Toodetakse nii lihtsaid kui ka keerulisi profiile, samuti torusid. Tänu tehnoloogilistele iseärasustele saab toota profiile, mida valtsimisega toota pole võimalik, nagu näiteks nelikant- või ovaalse ristlõikega torusid. Selle eelisteks võrreldes valtsimisega ongi suurte deformatsiooniastmete võimalus. Lisaks on ekstrudeeritud profiilide täpsusm kuid puuduseks ekstrudeerimisjäägi moodustumine, kuna tooriku kogu metalli ei ole võimalik konteinerist välja pressida, ka võrreldes valtsimisega on ekstrudeerimis tootlikus  väiksem. (Kulu et al 2001) Tõmbamine Tõmbamine on protsess, kus traadi-, varda-, toru- või ribakujuline pooltoode saadakse tooriku tõmbamisega läbi tõmbesilma. Selle protsessi toorikuks kas valtsmetall või ekstruusis. (Kulu et al 2001) Tõmbamine on praktiliselt ainus meetod, et saada traati ja väikestee ristlõikemõõtmetega torudesid. Võimalikud protsessi deformatsioonid on piiratud tõmbesilmast väljaulatuva profiili tugevusega. Seega tõmmatakse tavaliselt külmalt, kui metalli tugevusomadused on piisavad. Külmtõmbamisel toimub metalli kalestumine ehk tugevnemine, kus samal ajal saavutatakse toote täpsus ja pinnasiledus. Suurte deformatsioonide saavutamiseks kasutatakse mitut tõmbeastet, mille vahel toimub metalli esialgset plastsust taastav vahelõõmutamine metallisulami rekristalliseerumistemperatuuri ületavatel temperatuuridel. Ka võib tooteid kalibreerida ehk kui tõmbamisel tooriku ristlõikemõõtmeid oluliselt ei muuda, kuid selle eesmärgiks ongi profiili suur täpsus ja pinnasiledus. (Kulu et al 2001) Sepistamine Sepistamine on perioodiline protsess. Üldjuhul tehakse seda kuumalt. Protsessist saadud pooltoodet või toodet nimetatakse sepiseks. Samuti eristatakse käsitsi sepistamist ja masinsepistamist, mis jaguneb omakorda sepistamiseks vasaratel ja sepistamiseks pressidel. (Kulu et al 2001) 10


Kõige enam tehakse sepiseid vasaratel. Sepistusvasarad on dünaamilise toimega seadmed. Erinevat tüüpi sepistusvasarate põhiosaks on vasarapea, mille külge on kinnitatud ülemine pinn, massiivne alasi, millele on omakorda kinnitatud padi, mille jällegi kinnitatakse kiilude abil alumine pinn. (Kulu et al 2001) Vasarapead eristatakse auruvasaraiks suruõhuvasaraiks ning hõõrd- e. friktsioonvasaraks. Auruvasarate vasarapea liigutatkse auruga, hõõrdvasaratel on vasarpea külge kinnitatud tugevast puidust laud, mille abil rullid tõstavad vasarapea hõõrdejõu abil vajaliku kõrguseni. Tööks vajalik vasar valitakse langevate osade massi või löögienergia järgi. Raskete sepiste tootmisel kasutatakse sepistamist pressidel, kuid põhiliselt kasutatakse hüdropresse, mille tööpõhimõte on lihtne. (Kulu et al 2001) Vormstantsimine Vormstantsimine on protsess, kus sepistamisest erinevalt on metalli voolamine stantsivao vormiga piiratud. Metallil on võimalik stantsivaost väljuda vaid spetsiaalsesse kitsasse kraadisoonde. Selle protsessil on mitmeid iseärasused võrreldes sepistamisega. Nagu näiteks tootel on piiratud mass, kuid ka suurem tootlikus, parem täpsus ja pinnakvaliteet. Üldjuhul kasutatakse suurema võimusega seadmeid, sest metall voolab vormstantsimisel kogu mahus. Ka on võimalik teha keerukamaid tooteid. (Kulu et al 2001) Stantsimist, saab jagada deformeerimistemperatuuri järgi kuum- ja külmvormstantsimist. Kuumvormstantsimine on leidnud enim kasutamist keskmise ja suure massiga stantsiste tootmise, kui külmvormstantsimist kasutatakse peamiselt väikeste stantsiste tootmisel, sest tulenevalt kiirest jahtumisest väikeseid stantsiseid kuumstantsida ei saa. (Kulu et al 2001) Keevitamine Keevitamine on on vähemalt kahele detailile kuumutamise või surve abil jätkuva kuju andmine (Keevitamine 2021). See on teraste kui ka mitterauasulamite kõige rohkem kasutatud liitmismeetod nii tootmises kui remonttöödel. Euroopas jagatakse keevitusmeetodid üldjuhul kaheks, milleks on sulakeevitus ja survekeevitus. Samas saab protsessi liigitada ja energia liigi järgi, mida kasutatakse - termomeetodid, termomehaanilised meetodit ja mehaanilised meetodid. Termomeetodi puhul kasutatkse 11


soojusenergiat, termomehaanilisel aga lisaks veel mehaanilist jõudu. Mehaanilisel meetodil kasutataksegi ainult mehaanilist energiat. (Kulu et al 2001) Sulakeevitus Sulakeevitamine on keevitamise liik, kus keevisõmblus saadakse kui liidetavate detailide servad sulatatakse. Selleks võib kasutada lisamateriali nagu näiteks elektrivood või vardad. Sulakeevituse hulka kuuluvad näiteks kaarkeevitus, gaaskeevitus, räbukeevitus kui ka elekterkontaktkeevitus. (Kulu et al 2001) Kaarkeevitus Antud keevitamisel kasutatakse keevituskaart, milleks on kaarlahendus. See tekib elektroodi otsa ning detaili vahele. Sellega kaasneb suure soojushulga ja valguse eraldumine. Antud meetodi tekkimiseks peab kindlasti olema elektroodide vaheline gaas ioniseeritud, mida võib põhjustada nii kõrge temperatuur, erinevad kiirgused kui ka osakeste omavaheline põrkumine. Gaas muutub elektrit juhtivaks tulenevalt ioniseeritud gaasi vabadele elektronidele ja ioonidele, nii tekib potensiaalide vahe, millest tekibki elektrikaar. (Kaarkeevitus 2017) Kaarkeevitusel saab kasutada nii sulamatuid kui ka sulavaid keevituselektroode. Sulavaid keevituselektroode valmistatakse traadist või lindist, mille keemiline koostis ning omadused on lähedased keevitatava metalli omadele. Teraste, mis on kas legeerimata või madallegeeritud, elektroodid jaotatakse rühmadesse katte tüübi järgi. Enamlevinumateks on kolme tüüpi, milleks on rutiil-, happelised ja aluselised elektroodid. (Keevitamine 2021) Gaaskeevitus Gaaskeevitusel kasutatakse soojusallikana gaasileegi põlemissoojust, mida saadakse põlevgaasi põlemisel hapnikust tänu erilistele põletitele. Protsessi nimetatakse atsetüleeni ehk põlevgaasi kasutamisel hapnik-atsetüleenkeevituseks. Kuid kui keevitatakse paksemat materiali võib lisaks kasutada teisemetalli vardaid, mis sulatatakse keevisõmblusesse. 12


Tihti on need kaetud räbustiga, mis on abiks, et puhastada liitekohta oksiididest ja väldivad oksüdeerimist. Räbustit saadakse üldjuhul mitterauasulamitest ja legeerterastest. Selle protsessi energiatihedus om madal, umbes kaks korda väiksem kui kaarkeevitamisel. Antud keevitust tehakse üldjuhul käsitsi. (Kulu et al 2015) Survekeevitus Survekeevitus on keevitamise liik, kus keevisõmblus saadakse liitepindu kokku surudes, vajaduse korral lisaks ka kuumutades. Selle keevitusliigi alla kuuluvad külmkeevitus, ultrahelikeevitus, hõõrdkeevitus, plahvatuskeevitus. (Keevitamine 2021) Külmkeevitus Külkeevituse puhul tekib liide ilma detaile kuumutamata vaid hoopis toatemperatuuril tänu plastsete deformatsioonide tekkele. Selleks puhastatakse liitepinnad lisanditest, siis viiakse need kokkupuutesse ja lõpuks rakendatakse survejõudu. Selleks peab vähemalt üks, kuid soovitatavalt mõlemad metallid olema plastsed ja mitte kalestuma deformatsioonis. Tänu survele ja deformatsiooniastmele oksiidkelmed, mis asuvad detailide pinnal purunevad ja seeläbi liidavad metallid plastselt. Plastseid metallid on väiksemõõtmelised ja nende paksus on alla 15 mm. (Kulu et al 2015) Külmkeevitamist saab veel omakorda jagada kaheks - punkt- ja põkk-külmkeevitust. Punktkülmkeevitusel saadakse katteliide üksikutes punktides suuri kohtsurveid rakendades. Seda kasutatakse näiteks alumiiniumist juhtmete või fooliumi ühendamiseks vasega elektrotehnikas ja aparaadiehituses. Samas külmsurvekeevituse abil on saadud näiteks 1- või 2-eurone bimetalne münt, milleks on stantsitud erinevad metallid toorikute deformeerimisel. (Kulu et al 2015) Hõõrdkeevitus Hõõrdkeevituse korral saadakse liide detailide hõõrdumisel üksteise vastu tekkiva soojuse ja järgneva kokkusurumise abil. Liugehõõrdumiseks kulunud töö muundub soojuseks, mis kuumutab kontaktpindu. Seega liitpinnas olevad oksiidikelmed purunevad ning need 13


surutakse plastse deformatsiooni abil radiaalsihis välja. Pärast seda surutakse liitepinnad kokku ja plastse deformatsiooni tulemusena tekib metallurgiline side pindade vahel. Selleks, et saada hõõrdesoojus kasutatakse tihti detailide pöörlemist, kuid detailid võivad ka liikuda sirgjooneliselt üksteise suunas. Sirgjoonelist liikumist kasutatakse mittepöördkehakujuliste detailide liitmiseks ja keevitusprotsessi ise nimetatakse lineaarhõõrdkeevituseks. Samas pöördkehade liitmiseks on kaks protsessi nimelt otsehõõrdkeevitus;  inertshõõrdkeevitus. (Kulu et al 2015) Otsehõõrdkeevitusel pöörleb üks detail püsiva kiirusega, ning teine on paigal ning selle tulemusena liitepinnas tekib hõõrdesoojus. Lõpuks kui on saavutatud vajalik temperatuur, pöörlemine pidurdatakse ja detailid surutakse kokku. Inertshõõrdkeevitusel on aga pöörlev detail ühendatud ühtlase kiirusega pöörleva hoorattaga. Lõpuks lülitatakse välja hooratta ajam ja detailid surutakse omavahel kokku ning salvestunud kineetiline energia muutub hõõrdetööks ja kuumutab liitepindu. Antud viisil tuleb arvestada asjaolu, et plastse deformatsiooni tulemusena detailide pikkus väheneb ja keevisõmbluse piirkonnas detailid jämenduvad, mida eemaldatakse tavaliselt järgneva treipingis töötlemisega. (Kulu et al 2015) Jootmine Jootmine on püsiliidete valmistamise protsesside üldnimetus, kus sulatatakse lisametall ning liidetavate toorikute vaheline pilu täidetakse sulametalliga nii, et liidetavaid materjale ei sulatata. Metallsulam, mis täidab pilu, märgab materjalid, ning seetõttu moodustab jooteliite, seega nimetatakse seda joodiseks. Jootekohta nimetatakse aga jooteks ehk jooteõmbluseks, ning toodet ennast tootekoostuks. (Kulu et al 2015) Jootmine on sulakeevituse ja tardkeevituse vahepealne protsess. Jootmise põhitingimusteks on, et liitepinnad märguvad joodisega, jootepilusse voolab joodis tänu kapilaarjõududele ning, et joodis vajub pindadel laiali. Selle protsessi meetodid jagunevad tulenevalt kasutatavast soojusallikast, seega on olemas gaasjootmine, ahijootmine, kontaktjootmine, sukeldusjootmine, infrapunajootmine, jootekeevitus, jooteljootmine, lainejootmine ja kondensiatsioonijootmine. Joodis jaguneb aga kahte tüüpi - kõvajoodis ja pehmejoodis. (Kulu et al 2015) 14


Kõvajoodisjootmine ja pehmejoodisjootmine Kõvajoodisjootmine metallid ühendatakse nagu joodisele kohaselt ikka, kuid temperatuuril, mis on üle 450 °C, samas arvestades, et sulamistemperatuur peab jääma alla metalli kriitilise temperatuuri. Seda meetodit saab kasutada nii metallide (v.a alumiinium ja magneesium), keraamika, klaaside, plastiku kui ka komposiitmaterjalide liitmiseks. See on üks tugevaimaid metallide sidumisvormi, et ühendada komponentide lähtemetalli sulamata. See protsess nõuab rohkem soojusenergiat kui teised jootmistoimingud. (Jootmine s.a.) Seda protsessi kasutatakse näiteks lennukiturbiinides, lõiketööristades või konstruktsioonidetailides, kus töötemperatuurid on kõrged ja mõjuvad suured koormused. (Kulu et al 2015) Pehmejoodisjootmisel erinevalt kõvajoodisjootmisest jääb temperatuur alla 450 °C. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt korral, kui jooteliide ei allu märgatavale mehaanilisele koormusele, ning töötab madalatel temperatuuridel. Selleks võivad olla elektroonikakomponendid ja elektrotehnikaseadmed. (Kulu et al 2015) Pehmejoodisjootmine võib vajada, kuid ei pruugi, räbustavat ainet. Enim kasutatakse selles protsessis joodistena tinasulamit ja pliid.  (Jootmine s.a.) Ahijootmine Ahijootmise korral joodetavad toodet ning joodis kuumutatakse ahjus. Detailid koos joodisega laaditakse partiina ahju, mis kuumutatakse jootetemperatuurini ning pärast seda jahutatakse. Protsessi käigus kontrollitakse ahju keskkonda, mis peab olema nõuetekohaselt neutraalne või taandav. Mõnikord kasutatakse vaakumahje, ning tulenevalt ahjude keskkondadest võib mõningatel juhtudel ära jätta räbusti. Selleks, et seda protsessi teha massiliselt tuleb kasutada pidevtoimeahjusid. Ahijootmist saab kasutada nii kõva- kui ka pehmejoodisjootmisel. Antud protsessi eelisteks on hea tootlikus, parameetrite kontrollitavus ja korratavus. Samuti väheneb kõverdumise oht. Puudusteks on aga suured kulutused seadmetele ning suurenenud energiakulu. (Kulu et al 2015) 15


Lainejootmine Lainejootmine, tuntud ka kui lohistusjootmine on sukeldusjootmise alaliik, kus kasutatakse pehmejoodist. Selleks, et valmistada trükkplaate, lisatakse plaadi avadesse komponendid, ning plaat ise kinnitatakse konveierisse. Siin kohal peab arvestama, et elektroonikakomponentide juhtmeviigud peavad ulatuma läbi plaadi ja asetsema allpool. Kui see on korras, siis trükkplaadid liiguvad läbi vedela joodise lainest. Selle eeliseks võrreldes sukeldusjootmisega on võimalus joota erinevate suurustega, millel ei ole piirangut, trükkplaate.  (Kulu et al 2015) Kontaktjootmine Kontaktjootmine, tuntud ka kui takistusjootmine on jootmine, kus ühendatavad toodet kuumutatakse elektrivooluga. Pindadele kantakse eelnevalt räbusti ja joodisekiht või pannakse joodis liidetepindade vahele fooliumina. Seda meetodit kasuatatkse väikeste ja lihtsate kujuga toodete liitmiseks, mis juhivad voolu. Kontaktjootmise eeliseks on kuumutuskiirus, vähene oksüdeerumine, odavate ja lihtsate seadmete kasutamine. (Kulu et al 2015) Kondensiatsioonjootmine Kondensatsioonjootmine on pehmejootmismeetod, mis toimub aurustussoojumise toimel. Selleks küllastunud auru keskkonnas joodetad tooded ja joodis kuumutamisega kondenseeruvad ja eralduva aurustussoojuse toimel. Aur kondenseerub trükkplaadi peal, ning kuumutab seda seega sulatab pehmejoodise ning aitab moodustada jooteliiteid. Aurustuvaks vedelikuks kasutatakse madala aurustumistemperatuuriga ja joodetavate toodete suhtes keemiliselt inertseid ja mittemürgiseid vedelikke. Kondensiatsioonjootmise eeliseks on pindade ühtlane kuumutamine, suur tootlikkus ja parameetrite kontrollimise täpsus. (Kulu et al 2015) 16


Lõiketöötlemine Lõiketöötlus ehk laastueemaldusprotsess on lõiketöötlus, mille käigus toorikult eemaldatakse liigne materjal lõpliku detaili saamiseks. Kolm lõiketöötluse põhiprotsessi on treimine, puurimine ja freesimine. Kuid on veel hööveldamist, kammlõikamist ja saagimist. Eraldi rühma moodustab abrasiivtöötlus, mille käigus materjal eemaldatakse mehaaniliselt mikrolaastuna kõvade abrasiivosakeste poolt. Siia rühma kuuluvad lihvimine, plankimine, superfiniš ja poleerimine. (Kulu et al 2015) Just suurem osa masinaosi saabki oma lõpliku kuju ja mõõtmed antud protsessis. Lõiketöötlemist iseloomustab energia- ja töömahukus, materjali madal kasutustegur ning tehnoloogilise sisseseade kallidus, kuid sellel on siiski tähtsis osa tulenevalt paindlikkusele ja võimalusele kõrvaldada teiste tehnoloogiate defekte ja puudusi. (Kulu et al 2015) Treimine Treimise puhul on pealiikumiseks tooriku pöörlemine ja lõikeinstrumendile antav ettenihe (Treimine 2021). Antum meetodiga on võimalik saada nii silindrilisi, koonilisi ja tasaseid kui ka keerukaid välis- jasisepindu, lisaks lõigata keeret. Treipingid, millel treitakse, jagunevad neljaks - universaaltreipinkideks, revolvertreipinkideks, karusselltreipinkideks ning automaattreipinkideks. (Kulu et al 2001). Treipingid peavad olema võimsad, jäigad, kindlasti peavad need vastupidama suurtele lõikekiirustele. (Treipink 2019) Treimine ise jaguneb veel silinderpinnatreimiseks, otstreimiseks, koonuse treimiseks, kontuutreimiseks, faastreimiseks, mahalõikamiseks, keermestamiseks, sisetreimiseks, puurimiseks, rihveldamiseks ja soonetreiemiseks. (Kulu et al 2015) Freesimine Freesimine on lõiketöötlus, mille puhul lõikuriks on frees. Sellega töödeltakse nii horisontaal-, vertikaal- ja kaldpindu, astmeid ja sooni kui ka tükeldatakse metalli, lisaks töödeldakse keerukaid kujupindu, milleks võivad olla hammasrataste sirg- ja kaldhambaid, liistusooni, keermeid. (Kulu et al 2001) 17


Antud protsessis antakse pealiikumine freesile, mis pöörleb, ja ettenihkeliikumine toorikule. Frees ise on pöördkehakujuline lõikur, selle lõikehambaid võib eristada kui üksikuid terikud.  (Kulu et al 2001) Tulenevalt lõikehammastest võibki freese liigitada silinderfreesiks, otsfreesiks, ketasfreesiks, sõrmfreesiks ja  kujufreesiks. Freesipingid, millel toimub freesimine, saab sarnaselt treipinkidele jagada üldotstarbeliseks ja eriotstarbeliseks. Üldotstarbelised freesipingid on vastavalt töövõlli asendile ehk horisontaal-, vertikaal- ja universaalfreespingid. Eriotstarbelised pingid on aga ette nähtud mingi kindla funktsiooni jaoks nagu näiteks keermefreespingid, kopeerfreespingid. (Kulu et al 2001) Puurimine Puurimine on kõige levinum lõiketöötluse viis, et saada nii materjali läbivaid kui ka umbavasid. Ka varasemalt saadud avasid töödeltakse ülepuurimisega selleks, et vähendada pinnakaredust ja suuredada täpsust. (Kulu et al 2001) Puurimine toimub puuri pöörlemise ja sirgjoonelise koostoime tulemusena. Need liikumised annab töövahendile puurpink. Üldjuhul kasutatakse keerdpuuri, samas on puurpinkidel ka avard, hõõrits, süvisti. Lisaks on keermepuur. Avard suurendab puuritud ava läbimõõtu, hõõrits aga viimistleb peale avardamist, et saada parem täpsus ja väiksem pinnakaredus. Süvisti abiga saadakse otspindu avavale ristpind või kooniline pind. Keermepuuri abil keermestatakse ava. (Kulu et al 2001) Puurimise eripäraks on, et kuigi tavaliselt tehakse seda siiski puurpinkidel, võib seda protsessi teha ka näiteks treipinki. (Kulu et al 2015) Kasutatud kirjandus Forth, L. s.a. Kättesaadav: https://specialpipingmaterials.com/pt/what-is-metallurgy/ (27.12.2021) Foundry. 2021. Kättesaadav: https://en.wikipedia.org/wiki/Foundry (28.12.2021) 18


Hüdrometallurgia. s.a. Kättesaadav: https://www.britannica.com/technology/hydrometallurgy (27.12.2021) Jootmine. s.a. Jootmise ja kõvajoodisega jootmise erinevus. Kättesaadav: https://et.sawakinome.com/articles/industrial/difference-between-soldering-and-brazing-3. html (28.12.2021) Kaarkeevitus. 2017. Kättesaadav: https://et.wikipedia.org/wiki/Kaarkeevitus (28.12.2021) Keevitamine. 2021. Kättesaadav: https://et.wikipedia.org/wiki/Keevitamine (28.12.2021) Kulu, P; Kübarsepp, J; Hendre, E; Metusala, T; Tapupere, O. 2001. Materjalid. Kättesaadav: http://www.ene.ttu.ee/leonardo/materjalid/Materjalid.pdf (28.12.2021) Kulu, P; Kübarsepp, J; Laansoo, A; Veinthal, R. 2015. MATERJALITEHNIKA II Konstruktsioonimaterjalide tehnoloogia. Kättesaadav: file:///home/chronos/u-0837cca5a1820ef6c12be2140303a14e22dfc780/MyFiles/Download s/9 0459b4f868e432990a22b040ea6faec.pdf (27.12.2021) Metallurgia. 2020. Kättesaadav https://et.wikipedia.org/wiki/Metallurgia (27.12.2021) Treimine. 2021. Kättesaadav: https://et.wikipedia.org/wiki/Treimine (28.12.2021) Treipink.  2019. Kättesaadav: https://et.wikipedia.org/wiki/Treipink (28.12.2021) 19