Bronzul este un aliaj pe bază de cupru. Metalele auxiliare pot fi nichel, zinc, staniu, aluminiu și altele. În acest articol, vom lua în considerare tipuri, caracteristici tehnologice, chimice. compoziția bronzului, precum și metodele de fabricare a acestuia.
Clasificare
1. În funcție de compoziția chimică, acest metal este de obicei împărțit în două grupuri. Primul este bronzul de staniu. În ele, staniul este principalul element de aliere. Al doilea este fără tablă. Vom vorbi despre asta mai detaliat mai jos.
2. Conform caracteristicilor tehnologice ale bronzului, se obișnuiește să-l împarți în deformabil și turnătorie. Primele sunt bine prelucrate sub presiune. Acestea din urmă sunt folosite pentru piese turnate modelate.
Acest metal, în comparație cu alama, are proprietăți mecanice, antifricțiune mult mai bune, precum și rezistență la coroziune. De fapt, bronzul este un aliaj de cupru și staniu (ca element auxiliar principal). Nichelul și zincul nu sunt principalele elemente de aliere aici; pentru aceasta se folosesc componente precum aluminiu, staniu, mangan, siliciu, plumb, fier, beriliu, crom, fosfor, magneziu, zirconiu și altele.
Bronzuri de tablă: turnătorie
Să ne dăm seama ce este un astfel de metal. Bronzul de staniu (foto de mai jos arată piese turnate) este un aliaj care are o fluiditate mai mică decât alte tipuri. Are însă o contracție volumetrică nesemnificativă, ceea ce face posibilă obținerea de piese turnate de bronz modelate. Aceste proprietăți determină utilizarea activă a bronzului în turnarea pieselor antifricțiune. De asemenea, aliajul considerat este utilizat la fabricarea fitingurilor destinate functionarii in mediu apos (inclusiv apa de mare) sau in vapori de apa, in uleiuri si sub presiune ridicata. Există, de asemenea, așa-numitele bronzuri de turnare non-standard pentru scopuri responsabile. Sunt utilizate în producția de rulmenți, angrenaje, bucșe, piese de pompe, inele de etanșare. Aceste piese sunt concepute pentru a funcționa sub presiune ridicată, viteze mari și sarcini reduse.
bronzuri cu plumb
Această subspecie de aliaje de staniu de turnătorie este utilizată la fabricarea rulmenților, a etanșărilor și a pieselor turnate modelate. Astfel de bronzuri se caracterizează prin proprietăți mecanice scăzute, drept urmare, în procesul de fabricare a rulmenților și bucșelor, ele sunt pur și simplu aplicate pe o bază de oțel sub forma unui strat foarte subțire. Aliajele cu un conținut ridicat de staniu au proprietăți mecanice mai mari. Prin urmare, pot fi folosite fără suport de oțel.
Bronzuri de tablă: deformabile
Aliajele prelucrate prin presiune sunt de obicei împărțite în următoarele grupuri:staniu-fosfor, staniu-zinc și staniu-zinc-plumb. Ei și-au găsit aplicația în industria celulozei și hârtiei (din ele se fac plasele) și în inginerie mecanică (producția de arcuri, rulmenți și piese de mașini). În plus, aceste materiale sunt folosite la fabricarea de produse bimetalice, tije, benzi, benzi, roți dințate, angrenaje, bucșe și garnituri pentru mașini cu încărcare mare, tuburi pentru instrumentare, arcuri de presiune. În inginerie electrică, utilizarea pe scară largă a bronzului (forjat) se datorează proprietăților sale mecanice excelente (împreună cu caracteristicile electrice ridicate). Este folosit la fabricarea de arcuri purtătoare de curent, conectori, contacte. În industria chimică, bronzurile de staniu sunt folosite pentru producerea sârmei cu arc, în mecanica de precizie - fitinguri, în industria hârtiei - raclete, în industria auto și tractoare - bucșe și lagăre.
Aceste aliaje pot fi furnizate în stări extra dure, dure, semidure și moi (recoace). Bronzurile de staniu sunt de obicei prelucrate la rece (laminate sau trase). Metalul fierbinte este doar presat. Sub presiune, bronzul este perfect lucrat atât la rece, cât și la cald.
Bronz de beriliu
Acesta este un aliaj care aparține grupului de metale de întărire prin precipitare. Are proprietăți mecanice, fizice și elastice ridicate. Bronzul cu beriliu are un nivel ridicat de rezistență la căldură, rezistență la coroziune și rezistență ciclică. Este rezistent la scăzuttemperatura, nu magnetizează și nu dă scântei atunci când este lovit. Întărirea bronzurilor de beriliu se realizează la temperaturi de 750-790 de grade Celsius. Adăugarea de cob alt, fier și nichel contribuie la încetinirea ratei transformărilor de fază în timpul tratamentului termic, ceea ce facilitează foarte mult tehnologia de îmbătrânire și întărire. În plus, adăugarea de nichel contribuie la creșterea temperaturii de recristalizare, iar manganul poate înlocui, deși nu complet, beriliul scump. Caracteristicile de mai sus ale bronzului fac posibilă utilizarea acestui aliaj la fabricarea de arcuri, piese de arc și membrane în industria ceasurilor.
Un aliaj de cupru și mangan
Acest bronz are proprietăți mecanice deosebite ridicate. Este prelucrat prin presiune, atât la rece, cât și la cald. Acest metal se caracterizează prin rezistență ridicată la căldură, precum și rezistență la coroziune. Un aliaj de cupru cu adaos de mangan și-a găsit o aplicație largă în armăturile pentru cuptoare.
Bronz de silicon
Acesta este un aliaj care conține nichel, mai rar mangan. Un astfel de metal se caracterizează prin proprietăți mecanice ultra-în alte, anti-frecare și elastice. În același timp, bronzul siliconic nu își pierde plasticitatea la temperaturi scăzute. Aliajul este bine lipit, prelucrat prin presiune atât la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute. Metalul în cauză nu este magnetizat, nu scânteie când este lovit. Aceasta explică utilizarea pe scară largă a bronzului (siliciului) în construcțiile navale maritime la fabricarea pieselor anti-fricțiune, rulmenți, arcuri,grătare, evaporatoare, ochiuri și bucșe de ghidare.
Turnare aliaje fără cositor
Acest tip de bronz se caracterizează prin coroziune bună, proprietăți anti-fricțiune, precum și rezistență ridicată. Sunt utilizate pentru fabricarea pieselor care sunt operate în condiții deosebit de dificile. Acestea includ angrenaje, supape, bucșe, angrenaje pentru turbine și macarale puternice, melcuri care lucrează în tandem cu piese din oțel călit, rulmenți care funcționează la presiune ridicată și la sarcini de șoc.
Cum se face bronz?
Producția acestui metal trebuie efectuată în cuptoare speciale folosite pentru topirea aliajelor de cupru. Încărcarea de bronz poate fi făcută din metale proaspete sau cu adaos de deșeuri secundare. Procesul de topire se desfășoară de obicei sub un strat de flux sau cărbune.
Procesul care utilizează o încărcare de metale proaspete are loc într-o anumită secvență. În primul rând, cantitatea necesară de flux sau cărbune este încărcată într-un cuptor puternic încălzit. Apoi cuprul este plasat acolo. După ce așteptați să se topească, creșteți temperatura de încălzire la 1170 de grade. După aceea, topitura trebuie dezoxidată, pentru care se adaugă cupru fosfor. Acest proces poate fi efectuat în două etape: direct în cuptor și apoi în oală. În acest caz, aditivul este introdus în proporții egale. Apoi, elementele de aliere necesare încălzite la 120 de grade sunt adăugate la topitură. Componentele refractare trebuie introduse sub formă de ligaturi. Mai mult bronz topit (foto,mai jos, demonstrează procesul de topire) se agită până când toate substanțele adăugate sunt complet dizolvate și încălzite la temperatura dorită. La eliberarea aliajului rezultat din cuptor, înainte de turnare, acesta trebuie în final dezoxidat cu restul (50%) de cupru fosfor. Acest lucru se face pentru a elibera bronzul din oxizi și pentru a crește fluiditatea topiturii.
Topirea din materiale reciclate
Pentru a face bronz folosind metale reciclate și deșeuri, topirea trebuie făcută în următoarea ordine. În primul rând, cuprul este topit și dezoxidat cu aditivi de fosfor. Apoi materialele circulante sunt adăugate la topitură. După aceea, metalele sunt complet topite și elementele de aliere sunt introduse în succesiunea corespunzătoare. În cazul în care sarcina constă dintr-o cantitate mică de cupru pur, este necesar să se topească mai întâi metalele care circulă, apoi să se adauge cupru și elemente de aliere. Topirea se realizează sub un strat de flux sau cărbune.
După topirea amestecului și încălzirea acestuia la temperatura necesară, se realizează dezoxidarea finală a amestecului cu cupru fosfor. Apoi, topitura este acoperită deasupra cu cărbune calcinat sau flux uscat. Consumul acestuia din urmă este de 2-3 la sută din greutatea metalului. Topitura încălzită se menține timp de 20-30 de minute, se agită periodic, iar apoi zgura separată este îndepărtată de pe suprafața sa. Totul, bronzul este gata de turnare. Pentru o mai bună îndepărtare a zgurii, în oală se poate adăuga nisip de cuarț, care îl îngroașă. Pentru a determina dacă bronzul este gata pentru turnare în matrițe, o specialătest tehnologic. Fractura unei astfel de probe trebuie să fie uniformă și curată.
Aluminiu Bronz
Este un aliaj de cupru și aluminiu ca element de aliere. Procesul de topire al acestui metal diferă semnificativ de cel de mai sus, ceea ce se explică prin caracteristicile chimice ale componentei auxiliare. Luați în considerare cum să faceți bronz folosind componente de aliaj de aluminiu. La fabricarea acestui tip de aliaj folosind materiale reciclate în sarcină nu se utilizează operația de dezoxidare cu componente din fosfor. Acest lucru se datorează faptului că fosforul se caracterizează printr-o afinitate mai mică pentru moleculele de oxigen decât aluminiul. De asemenea, trebuie să știți că acest tip de bronz este foarte sensibil la supraîncălzire, așa că temperatura nu trebuie să depășească 1200 de grade. În stare supraîncălzită, aluminiul este oxidat, iar aliajul de bronz este saturat cu gaze. În plus, oxidul format în timpul topirii acestui tip de bronz nu este redus prin adăugarea de deoxidanți și este foarte dificil să-l îndepărtați din topitură. Filmul de oxid are un punct de topire foarte ridicat, ceea ce reduce semnificativ fluiditatea bronzului și provoacă respingere. Topirea se realizează foarte intens, la limitele superioare ale temperaturilor de încălzire. În plus, topitura finită nu trebuie reținută în cuptor. La topirea bronzului de aluminiu, se recomandă utilizarea unui flux care este 50% sodă și 50% criolit ca strat de acoperire.
Topitura finită este rafinată înainte de a fi turnată în matrițe prin introducerea de clorură de mangan în ea sauclorură de zinc (0,2-0,4% din masa totală a încărcăturii). După această procedură, aliajul trebuie păstrat timp de cinci minute până la încetarea completă a degajării gazului. După aceea, amestecul este adus la temperatura necesară și turnat în forme.
Pentru a preveni segregarea într-o topitură de bronz cu un conținut ridicat de impurități de plumb (50-60%), se recomandă adăugarea a 2-2,3% nichel sub formă de ligaturi cupru-nichel. Sau, ca fluxuri, este necesar să se folosească sarea sulfat a metalelor alcaline. Nichel, argint, mangan, dacă fac parte din bronz, trebuie introduse în topitură înainte de procedura de adăugare a staniului. În plus, pentru a îmbunătăți calitatea aliajului rezultat, acesta este uneori modificat cu aditivi minori pe bază de metale refractare.
