Ο μπρούτζος είναι ένα κράμα με βάση τον χαλκό. Βοηθητικά μέταλλα μπορεί να είναι το νικέλιο, ο ψευδάργυρος, ο κασσίτερος, το αλουμίνιο και άλλα. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τύπους, τεχνολογικά χαρακτηριστικά, χημικά. η σύνθεση του μπρούντζου, καθώς και οι μέθοδοι κατασκευής του.
Ταξινόμηση
1. Σύμφωνα με τη χημική σύσταση, αυτό το μέταλλο χωρίζεται συνήθως σε δύο ομάδες. Το πρώτο είναι μπρούτζοι από κασσίτερο. Σε αυτά, ο κασσίτερος είναι το κύριο στοιχείο κράματος. Το δεύτερο είναι χωρίς κασσίτερο. Θα μιλήσουμε για αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες παρακάτω.
2. Σύμφωνα με τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά του μπρούντζου, συνηθίζεται να χωρίζεται σε παραμορφώσιμο και χυτήριο. Τα πρώτα επεξεργάζονται καλά υπό πίεση. Τα τελευταία χρησιμοποιούνται για μορφοποιημένα χυτά.
Αυτό το μέταλλο, σε σύγκριση με τον ορείχαλκο, έχει πολύ καλύτερες αντιτριβικές, μηχανικές ιδιότητες, καθώς και αντοχή στη διάβρωση. Στην πραγματικότητα, ο μπρούτζος είναι ένα κράμα χαλκού και κασσίτερου (ως το κύριο βοηθητικό στοιχείο). Το νικέλιο και ο ψευδάργυρος δεν είναι τα κύρια κράματα εδώ· για αυτό, χρησιμοποιούνται συστατικά όπως αλουμίνιο, κασσίτερος, μαγγάνιο, πυρίτιο, μόλυβδος, σίδηρος, βηρύλλιο, χρώμιο, φώσφορος, μαγνήσιο, ζιρκόνιο και άλλα.
Tin Bronzes: Foundry
Ας καταλάβουμε τι είναι ένα τέτοιο μέταλλο. Ο μπρούτζος κασσίτερος (η φωτογραφία παρακάτω δείχνει χυτά μέρη) είναι ένα κράμα που έχει χαμηλότερη ρευστότητα από άλλους τύπους. Ωστόσο, έχει μια ασήμαντη ογκομετρική συρρίκνωση, η οποία καθιστά δυνατή τη λήψη διαμορφωμένων χάλκινων χυτών. Αυτές οι ιδιότητες καθορίζουν την ενεργό χρήση του μπρούντζου στη χύτευση αντιτριβικών μερών. Επίσης, το εξεταζόμενο κράμα χρησιμοποιείται στην κατασκευή εξαρτημάτων που προορίζονται για λειτουργία σε υδατικό μέσο (συμπεριλαμβανομένου του θαλασσινού νερού) ή σε υδρατμούς, σε λάδια και υπό υψηλή πίεση. Υπάρχουν επίσης οι λεγόμενοι μη τυποποιημένοι μπρούτζοι χύτευσης για υπεύθυνους σκοπούς. Χρησιμοποιούνται στην παραγωγή ρουλεμάν, γραναζιών, δακτυλίων, εξαρτημάτων αντλιών, δακτυλίων στεγανοποίησης. Αυτά τα εξαρτήματα έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν υπό υψηλή πίεση, υψηλές ταχύτητες και χαμηλά φορτία.
Μολύβδινο χάλκινο
Αυτό το υποείδος κραμάτων κασσίτερου χυτηρίου χρησιμοποιείται στην κατασκευή ρουλεμάν, σφραγίδων και μορφοποιημένων χυτών. Τέτοιοι μπρούντζοι χαρακτηρίζονται από χαμηλές μηχανικές ιδιότητες, ως αποτέλεσμα των οποίων, κατά τη διαδικασία κατασκευής ρουλεμάν και δακτυλίων, εφαρμόζονται απλώς σε μια χαλύβδινη βάση με τη μορφή ενός πολύ λεπτού στρώματος. Τα κράματα με υψηλή περιεκτικότητα σε κασσίτερο έχουν υψηλότερες μηχανικές ιδιότητες. Επομένως, μπορούν να χρησιμοποιηθούν χωρίς χαλύβδινο υπόστρωμα.
Χάλκινα από κασσίτερο: Παραμορφώσιμο
Τα κράματα που υποβάλλονται σε επεξεργασία με πίεση συνήθως χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες:κασσίτερος-φωσφόρος, κασσίτερος-ψευδάργυρος και κασσίτερος-ψευδάργυρος-μόλυβδος. Έχουν βρει την εφαρμογή τους στη βιομηχανία χαρτοπολτού και χαρτιού (από αυτά κατασκευάζονται δίχτυα) και στη μηχανολογία (παραγωγή ελατηρίων, ρουλεμάν και εξαρτημάτων μηχανών). Επιπλέον, αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται στην κατασκευή διμεταλλικών προϊόντων, ράβδων, ταινιών, λωρίδων, γραναζιών, γραναζιών, δακτυλίων και παρεμβυσμάτων για μηχανήματα με μεγάλο φορτίο, σωλήνων για όργανα, ελατηρίων πίεσης. Στην ηλεκτρική μηχανική, η ευρεία χρήση του μπρούτζου (σφυρήλατο) οφείλεται στις εξαιρετικές μηχανικές του ιδιότητες (μαζί με τα υψηλά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά). Χρησιμοποιείται στην κατασκευή ελατηρίων μεταφοράς ρεύματος, βυσμάτων σύνδεσης, επαφών. Στη χημική βιομηχανία, οι μπρούτζοι από κασσίτερο χρησιμοποιούνται για την παραγωγή σύρματος ελατηρίου, στη μηχανική ακριβείας - εξαρτήματα, στη βιομηχανία χαρτιού - ξύστρες, στην αυτοκινητοβιομηχανία και στη βιομηχανία τρακτέρ - δακτυλίους και ρουλεμάν.
Αυτά τα κράματα μπορούν να παρέχονται σε εξαιρετικά σκληρές, σκληρές, ημίσκληρες και μαλακές (ανοπτημένες) καταστάσεις. Οι μπρούτζοι από κασσίτερο συνήθως επεξεργάζονται εν ψυχρώ (έλαση ή τραβηγμένο). Το ζεστό μέταλλο πιέζεται μόνο. Υπό πίεση, ο μπρούτζος δουλεύεται τέλεια τόσο κρύο όσο και ζεστό.
Χάλκινο Βηρύλλιο
Πρόκειται για ένα κράμα που ανήκει στην ομάδα των μετάλλων που σκληρύνουν την καθίζηση. Έχει υψηλές μηχανικές, φυσικές και ελαστικές ιδιότητες. Ο μπρούτζος βηρυλλίου έχει υψηλό επίπεδο αντοχής στη θερμότητα, αντοχή στη διάβρωση και κυκλική αντοχή. Είναι ανθεκτικό στα χαμηλάθερμοκρασία, δεν μαγνητίζει και δεν δίνει σπινθήρες όταν χτυπηθεί. Η σκλήρυνση των μπρούντζων βηρυλλίου πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες 750-790 βαθμών Κελσίου. Η προσθήκη κοβαλτίου, σιδήρου και νικελίου συμβάλλει στην επιβράδυνση του ρυθμού μετασχηματισμών φάσης κατά τη θερμική επεξεργασία, γεγονός που διευκολύνει σημαντικά την τεχνολογία γήρανσης και σκλήρυνσης. Επιπλέον, η προσθήκη νικελίου συμβάλλει στην αύξηση της θερμοκρασίας ανακρυστάλλωσης και το μαγγάνιο μπορεί να αντικαταστήσει, αν και όχι πλήρως, το ακριβό βηρύλλιο. Τα παραπάνω χαρακτηριστικά του μπρούτζου καθιστούν δυνατή τη χρήση αυτού του κράματος στην κατασκευή ελατηρίων, εξαρτημάτων ελατηρίου και μεμβρανών στη βιομηχανία ρολογιών.
Ένα κράμα χαλκού και μαγγανίου
Αυτό το μπρούτζο έχει ειδικές υψηλές μηχανικές ιδιότητες. Επεξεργάζεται με πίεση, τόσο κρύο όσο και ζεστό. Αυτό το μέταλλο χαρακτηρίζεται από υψηλή αντοχή στη θερμότητα, καθώς και αντοχή στη διάβρωση. Ένα κράμα χαλκού με την προσθήκη μαγγανίου έχει βρει ευρεία εφαρμογή στα εξαρτήματα κλιβάνων.
Χάλκινο πυρίτιο
Πρόκειται για κράμα που περιέχει νικέλιο, σπανιότερα μαγγάνιο. Ένα τέτοιο μέταλλο χαρακτηρίζεται από εξαιρετικά υψηλές μηχανικές, αντιτριβικές και ελαστικές ιδιότητες. Ταυτόχρονα, το silicon bronze δεν χάνει την πλαστικότητά του σε χαμηλές θερμοκρασίες. Το κράμα είναι καλά συγκολλημένο, επεξεργάζεται με πίεση τόσο σε υψηλές όσο και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Το εν λόγω μέταλλο δεν μαγνητίζεται, δεν σπινθήρα όταν χτυπηθεί. Αυτό εξηγεί την ευρεία χρήση του μπρούντζου (πυρίτιο) στη ναυπηγική ναυπηγική για την κατασκευή αντιτριβικών εξαρτημάτων, ρουλεμάν, ελατηρίων,σχάρες, εξατμιστές, πλέγματα και δακτύλιοι οδηγών.
Χύτευση Tinless Alloys
Αυτός ο τύπος μπρούτζου χαρακτηρίζεται από καλές διαβρωτικές, αντιτριβικές ιδιότητες, καθώς και υψηλή αντοχή. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εξαρτημάτων που λειτουργούν σε ιδιαίτερα δύσκολες συνθήκες. Αυτά περιλαμβάνουν γρανάζια, βαλβίδες, δακτυλίους, γρανάζια για ισχυρούς στρόβιλους και γερανούς, σκουλήκια που λειτουργούν παράλληλα με σκληρυμένα χαλύβδινα μέρη, ρουλεμάν που λειτουργούν υπό υψηλή πίεση και φορτία κρούσης.
Πώς να φτιάξετε μπρούτζο;
Η παραγωγή αυτού του μετάλλου πρέπει να πραγματοποιείται σε ειδικούς κλιβάνους που χρησιμοποιούνται για την τήξη κραμάτων χαλκού. Η γόμωση μπρούτζου μπορεί να κατασκευαστεί από φρέσκα μέταλλα ή με την προσθήκη δευτερογενών απορριμμάτων. Η διαδικασία τήξης πραγματοποιείται συνήθως κάτω από ένα στρώμα ροής ή ξυλάνθρακα.
Η διαδικασία που χρησιμοποιεί φορτίο φρέσκων μετάλλων λαμβάνει χώρα με μια συγκεκριμένη σειρά. Πρώτον, η απαιτούμενη ποσότητα ροής ή ξυλάνθρακα φορτώνεται σε έναν πολύ θερμαινόμενο κλίβανο. Στη συνέχεια τοποθετείται χαλκός εκεί. Αφού περιμένετε να λιώσει, αυξήστε τη θερμοκρασία θέρμανσης στους 1170 βαθμούς. Μετά από αυτό, το τήγμα πρέπει να αποοξειδωθεί, για το οποίο προστίθεται φωσφόρος χαλκός. Αυτή η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί σε δύο στάδια: απευθείας στον κλίβανο και στη συνέχεια στην κουτάλα. Σε αυτή την περίπτωση, το πρόσθετο εισάγεται σε ίσες αναλογίες. Στη συνέχεια, τα απαραίτητα στοιχεία κραμάτων που θερμαίνονται στους 120 βαθμούς προστίθενται στο τήγμα. Τα πυρίμαχα συστατικά πρέπει να εισάγονται με τη μορφή απολινώσεων. Περαιτέρω λιωμένος μπρούντζος (φωτογραφία,παρακάτω, δείχνει τη διαδικασία τήξης) αναδεύεται μέχρι να διαλυθούν πλήρως όλες οι προστιθέμενες ουσίες και να θερμανθούν στην επιθυμητή θερμοκρασία. Κατά την έκδοση του προκύπτοντος κράματος από τον κλίβανο, πριν από την έκχυση, πρέπει τελικά να αποοξειδωθεί με το υπόλοιπο (50%) φωσφόρου χαλκού. Αυτό γίνεται για να απελευθερωθεί ο χαλκός από τα οξείδια και να αυξηθεί η ρευστότητα του τήγματος.
Λήξη από ανακυκλωμένα υλικά
Για να φτιάξετε μπρούτζο χρησιμοποιώντας ανακυκλωμένα μέταλλα και απόβλητα, η τήξη θα πρέπει να γίνει με την ακόλουθη σειρά. Αρχικά, ο χαλκός τήκεται και αποοξειδώνεται με πρόσθετα φωσφόρου. Στη συνέχεια προστίθενται στο τήγμα κυκλοφορούντα υλικά. Μετά από αυτό, τα μέταλλα τήκονται πλήρως και τα στοιχεία κραμάτων εισάγονται με την κατάλληλη σειρά. Σε περίπτωση που το φορτίο αποτελείται από μια μικρή ποσότητα καθαρού χαλκού, είναι απαραίτητο πρώτα να λιώσει τα κυκλοφορούντα μέταλλα και στη συνέχεια να προσθέσετε χαλκό και στοιχεία κράματος. Η τήξη πραγματοποιείται κάτω από ένα στρώμα ροής ή ξυλάνθρακα.
Αφού λιώσει το μείγμα και θερμανθεί στην απαιτούμενη θερμοκρασία, πραγματοποιείται η τελική αποξείδωση του μείγματος με φωσφόρο χαλκό. Στη συνέχεια, το τήγμα καλύπτεται από πάνω με πυρωμένο άνθρακα ή αποξηραμένο flux. Η κατανάλωση του τελευταίου είναι 2-3 τοις εκατό κατά βάρος του μετάλλου. Το θερμαινόμενο τήγμα διατηρείται για 20-30 λεπτά, αναδεύεται περιοδικά και στη συνέχεια αφαιρείται η διαχωρισμένη σκωρία από την επιφάνειά του. Όλα, ο μπρούτζος είναι έτοιμος για χύτευση. Για καλύτερη απομάκρυνση της σκωρίας, μπορεί να προστεθεί χαλαζιακή άμμος στην κουτάλα, η οποία την πυκνώνει. Για να προσδιορίσετε εάν ο μπρούτζος είναι έτοιμος για χύτευση σε καλούπια, ένα ειδικότεχνολογική δοκιμή. Το κάταγμα ενός τέτοιου δείγματος πρέπει να είναι ομοιόμορφο και καθαρό.
Αλουμίνιο Χάλκινο
Είναι ένα κράμα χαλκού και αλουμινίου ως στοιχείο κράματος. Η διαδικασία τήξης αυτού του μετάλλου διαφέρει σημαντικά από τα παραπάνω, γεγονός που εξηγείται από τα χημικά χαρακτηριστικά του βοηθητικού συστατικού. Σκεφτείτε πώς να φτιάξετε μπρούτζο χρησιμοποιώντας εξαρτήματα από κράμα αλουμινίου. Στην κατασκευή αυτού του τύπου κράματος με χρήση ανακυκλωμένων υλικών στη φόρτιση, δεν χρησιμοποιείται η λειτουργία για αποξείδωση με συστατικά φωσφόρου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο φώσφορος χαρακτηρίζεται από χαμηλότερη συγγένεια για τα μόρια οξυγόνου από το αλουμίνιο. Θα πρέπει επίσης να γνωρίζετε ότι αυτός ο τύπος μπρούτζου είναι πολύ ευαίσθητος στην υπερθέρμανση, επομένως η θερμοκρασία δεν πρέπει να ξεπερνά τους 1200 βαθμούς. Σε υπερθερμασμένη κατάσταση, το αλουμίνιο οξειδώνεται και το κράμα μπρούντζου είναι κορεσμένο με αέρια. Επιπλέον, το οξείδιο που σχηματίζεται κατά την τήξη αυτού του είδους χαλκού δεν μειώνεται με την προσθήκη αποοξειδωτών και είναι πολύ δύσκολο να αφαιρεθεί από το τήγμα. Το φιλμ οξειδίου έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης, το οποίο μειώνει σημαντικά τη ρευστότητα του μπρούντζου και προκαλεί απόρριψη. Η τήξη πραγματοποιείται πολύ εντατικά, στα ανώτερα όρια θερμοκρασιών θέρμανσης. Επιπλέον, το έτοιμο τήγμα δεν πρέπει να συγκρατείται στον κλίβανο. Κατά την τήξη του μπρούντζου αλουμινίου, συνιστάται να χρησιμοποιείτε ένα flux που αποτελείται από 50% ανθρακικό σόδα και 50% κρυόλιθο ως καλυπτικό στρώμα.
Το έτοιμο τήγμα καθαρίζεται πριν χυθεί σε καλούπια με την εισαγωγή χλωριούχου μαγγανίου σε αυτό, ήχλωριούχος ψευδάργυρος (0,2-0,4% της συνολικής μάζας του φορτίου). Μετά από αυτή τη διαδικασία, το κράμα θα πρέπει να διατηρηθεί για πέντε λεπτά μέχρι την πλήρη διακοπή της έκλυσης αερίου. Μετά από αυτό, το μείγμα φέρεται στην απαιτούμενη θερμοκρασία και χύνεται σε καλούπια.
Για να αποφευχθεί ο διαχωρισμός σε τήγμα χαλκού με υψηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες μολύβδου (50-60%), συνιστάται η προσθήκη 2-2,3% νικελίου με τη μορφή απολινώσεων χαλκού-νικελίου. Ή, ως ροές, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί το θειικό άλας των αλκαλικών μετάλλων. Νικέλιο, ασήμι, μαγγάνιο, εάν αποτελούν μέρος του μπρούντζου, θα πρέπει να εισάγονται στο τήγμα πριν από τη διαδικασία προσθήκης κασσίτερου. Επιπλέον, για να βελτιωθεί η ποιότητα του κράματος που προκύπτει, μερικές φορές τροποποιείται με δευτερεύοντα πρόσθετα που βασίζονται σε πυρίμαχα μέταλλα.
