Brons är en legering baserad på koppar. Hjälpmetaller kan vara nickel, zink, tenn, aluminium och andra. I den här artikeln kommer vi att överväga typer, tekniska egenskaper, kemiska. sammansättningen av brons, samt metoder för dess tillverkning.
Klassificering
1. Enligt den kemiska sammansättningen delas denna metall vanligtvis in i två grupper. Den första är tennbrons. I dem är tenn det huvudsakliga legeringselementet. Den andra är plåtfri. Vi kommer att prata om detta mer i detalj nedan.
2. Enligt de tekniska egenskaperna hos brons är det vanligt att dela upp det i deformerbart och gjuteri. De förra är väl bearbetade under press. De senare används för formade gjutgods.
Denna metall, jämfört med mässing, har mycket bättre antifriktion, mekaniska egenskaper samt korrosionsbeständighet. Faktum är att brons är en legering av koppar och tenn (som det huvudsakliga hjälpelementet). Nickel och zink är inte de viktigaste legeringsämnena här, för detta används komponenter som aluminium, tenn, mangan, kisel, bly, järn, beryllium, krom, fosfor, magnesium, zirkonium och andra.
Tin Bronzes: Foundry
Låt oss ta reda på vad en sådan metall är. Tennbrons (bilden nedan visar gjutna delar) är en legering som har lägre flytbarhet än andra typer. Den har dock en obetydlig volymetrisk krympning, vilket gör det möjligt att erhålla formade bronsgjutgods. Dessa egenskaper bestämmer den aktiva användningen av brons vid gjutning av antifriktionsdelar. Den aktuella legeringen används också vid tillverkning av beslag avsedda för drift i ett vattenh altigt medium (inklusive havsvatten) eller i vattenånga, i oljor och under högt tryck. Det finns även så kallade icke-standardiserade gjutbronser för ansvarsfulla ändamål. De används vid tillverkning av lager, kugghjul, bussningar, pumpdelar, tätningsringar. Dessa delar är designade för att fungera under högt tryck, höga hastigheter och låga belastningar.
Blybrons
Denna underart av gjuttennlegeringar används vid tillverkning av lager, tätningar och formade gjutgods. Sådana bronser kännetecknas av låga mekaniska egenskaper, som ett resultat av vilka de i tillverkningsprocessen av lager och bussningar helt enkelt appliceras på en stålbas i form av ett mycket tunt lager. Legeringar med hög h alt av tenn har högre mekaniska egenskaper. Därför kan de användas utan stålunderlag.
Tin Bronzes: Deformerable
Legeringar som bearbetas med tryck delas vanligtvis in i följande grupper:tenn-fosfor, tenn-zink och tenn-zink-bly. De har hittat sin tillämpning inom massa- och pappersindustrin (nät tillverkas av dem) och maskinteknik (tillverkning av fjädrar, lager och maskindelar). Dessutom används dessa material vid tillverkning av bimetallprodukter, stänger, tejper, remsor, kugghjul, kugghjul, bussningar och packningar för högbelastade maskiner, rör för instrumentering, tryckfjädrar. Inom elektroteknik beror den utbredda användningen av brons (smidd) på dess utmärkta mekaniska egenskaper (tillsammans med höga elektriska egenskaper). Den används vid tillverkning av strömförande fjädrar, kontaktdon, kontakter. Inom den kemiska industrin används tennbrons för att tillverka fjädertråd, inom finmekanik – beslag, inom pappersindustrin – skrapor, inom fordons- och traktorindustrin – bussningar och lager.
Dessa legeringar kan levereras i extra hårda, hårda, halvhårda och mjuka (glödgade) tillstånd. Tennbrons är vanligtvis kallbearbetad (valsad eller dragen). Varm metall pressas endast. Under tryck bearbetas brons perfekt både kallt och varmt.
Berylliumbrons
Detta är en legering som tillhör gruppen fällningshärdande metaller. Den har höga mekaniska, fysiska och elastiska egenskaper. Berylliumbrons har en hög nivå av värmebeständighet, korrosionsbeständighet och cyklisk styrka. Den är resistent mot lågtemperatur, magnetiserar inte och ger inte gnistor vid slag. Härdning av berylliumbrons utförs vid temperaturer på 750-790 grader Celsius. Tillsatsen av kobolt, järn och nickel bidrar till att bromsa hastigheten för fasomvandlingar under värmebehandling, vilket i hög grad underlättar tekniken för åldrande och härdning. Dessutom bidrar tillsatsen av nickel till en ökning av omkristallisationstemperaturen, och mangan kan ersätta, om än inte helt, dyrt beryllium. Ovanstående egenskaper hos brons gör det möjligt att använda denna legering vid tillverkning av fjädrar, fjäderdelar och membran i klockindustrin.
En legering av koppar och mangan
Denna brons har speciella höga mekaniska egenskaper. Det bearbetas av tryck, både kallt och varmt. Denna metall kännetecknas av hög värmebeständighet, såväl som korrosionsbeständighet. En legering av koppar med tillsats av mangan har funnit bred användning i ugnsbeslag.
Kiselbrons
Detta är en legering som innehåller nickel, mer sällan mangan. En sådan metall kännetecknas av ultrahöga mekaniska, antifriktions- och elastiska egenskaper. Samtidigt förlorar kiselbrons inte sin plasticitet vid låga temperaturer. Legeringen är vällödd, bearbetad av tryck vid både höga och låga temperaturer. Metallen i fråga är inte magnetiserad, gnistor inte när den träffas. Detta förklarar den utbredda användningen av brons (kisel) i marin skeppsbyggnad vid tillverkning av antifriktionsdelar, lager, fjädrar,galler, förångare, maskor och styrbussningar.
Gjutning av plåtfria legeringar
Den här typen av brons kännetecknas av god korrosion, antifriktionsegenskaper samt hög hållfasthet. De används för tillverkning av delar som används under särskilt svåra förhållanden. Dessa inkluderar växlar, ventiler, bussningar, växlar för kraftfulla turbiner och kranar, maskar som arbetar tillsammans med härdade ståldelar, lager som arbetar under högt tryck och stötbelastningar.
Hur gör man brons?
Tillverkningen av denna metall måste utföras i speciella ugnar som används för att smälta kopparlegeringar. Bronsladdning kan göras av färska metaller eller med tillsats av sekundärt avfall. Smältprocessen utförs vanligtvis under ett lager av flussmedel eller träkol.
Processen som använder en laddning av färska metaller sker i en viss sekvens. Först laddas den erforderliga mängden flussmedel eller träkol i en starkt uppvärmd ugn. Sedan placeras koppar där. Efter att ha väntat på att den ska smälta, höj uppvärmningstemperaturen till 1170 grader. Därefter måste smältan deoxideras, för vilken fosforkoppar tillsätts. Denna process kan utföras i två steg: direkt i ugnen och sedan i skänken. I detta fall införs tillsatsen i lika stora proportioner. Därefter tillsätts de nödvändiga legeringselementen uppvärmda till 120 grader till smältan. Eldfasta komponenter bör införas i form av ligaturer. Ytterligare smält brons (foto,nedan, visar smältningsprocessen) omrörs tills alla tillsatta ämnen är helt upplösta och upphettas till önskad temperatur. När den resulterande legeringen tas ut från ugnen, innan den hälls, måste den slutligen deoxideras med resten (50 %) av fosforkoppar. Detta görs för att frigöra brons från oxider och öka smältans flytande.
Smältning från återvunnet material
För att göra brons med återvunna metaller och avfall, bör smältningen göras i följande ordning. Först smälts koppar och deoxideras med fosfortillsatser. Därefter tillsätts cirkulerande material till smältan. Därefter smälts metallerna fullständigt och legeringselement införs i lämplig sekvens. I händelse av att laddningen består av en liten mängd ren koppar, är det nödvändigt att först smälta de cirkulerande metallerna och sedan lägga till koppar och legeringselement. Smältning utförs under ett lager av flussmedel eller träkol.
Efter smältning av blandningen och uppvärmning till önskad temperatur, utförs den slutliga deoxidationen av blandningen med fosforkoppar. Därefter täcks smältan ovanpå med bränt kol eller torkat flussmedel. Förbrukningen av den senare är 2-3 viktprocent av metallen. Den upphettade smältan hålls i 20-30 minuter, omrörs periodiskt, och sedan avlägsnas den separerade slaggen från dess yta. Allt, brons är klart för gjutning. För bättre slaggborttagning kan kvartssand läggas till skänken, vilket gör den tjockare. För att avgöra om bronsen är redo för gjutning i formar, en specielltekniskt test. Sprickan på ett sådant prov måste vara enhetlig och ren.
Aluminiumbrons
Det är en legering av koppar och aluminium som ett legeringselement. Smältprocessen för denna metall skiljer sig väsentligt från ovanstående, vilket förklaras av de kemiska egenskaperna hos hjälpkomponenten. Tänk på hur man gör brons med aluminiumlegeringskomponenter. Vid tillverkning av denna typ av legering med återvunnet material i laddningen används inte operationen för deoxidation med fosforkomponenter. Detta beror på det faktum att fosfor kännetecknas av en lägre affinitet för syremolekyler än aluminium. Du bör också vara medveten om att den här typen av brons är mycket känslig för överhettning, så temperaturen bör inte överstiga 1200 grader. I ett överhettat tillstånd oxideras aluminium och bronslegeringen är mättad med gaser. Dessutom reduceras inte den oxid som bildas under smältningen av denna typ av brons genom tillsats av deoxidationsmedel, och det är mycket svårt att ta bort den från smältan. Oxidfilmen har en mycket hög smältpunkt, vilket avsevärt minskar bronsets fluiditet och orsakar avstötning. Smältning utförs mycket intensivt, vid de övre gränserna för uppvärmningstemperaturer. Dessutom bör den färdiga smältan inte hållas kvar i ugnen. Vid smältning av aluminiumbrons rekommenderas att använda ett flussmedel som är 50 % soda och 50 % kryolit som täckskikt.
Den färdiga smältan raffineras innan den hälls upp i formar genom att man tillsätter manganklorid i den, ellerzinkklorid (0,2-0,4 % av laddningens totala massa). Efter denna procedur bör legeringen hållas i fem minuter tills gasutvecklingen upphör helt. Därefter bringas blandningen till önskad temperatur och hälls i formar.
För att förhindra segregering i en bronssmälta med hög h alt av blyföroreningar (50-60%), rekommenderas att tillsätta 2-2,3% nickel i form av koppar-nickel-ligaturer. Eller, som flussmedel, är det nödvändigt att använda sulfats altet av alkalimetaller. Nickel, silver, mangan, om de är en del av brons, bör införas i smältan före tenntillsatsen. Dessutom, för att förbättra kvaliteten på den resulterande legeringen, modifieras den ibland med mindre tillsatser baserade på eldfasta metaller.
