Brons is een legering op basis van koper. Hulpmetalen kunnen nikkel, zink, tin, aluminium en andere zijn. In dit artikel zullen we soorten, technologische kenmerken, chemicaliën beschouwen. de samenstelling van brons, evenals methoden voor de vervaardiging ervan.
Classificatie
1. Volgens de chemische samenstelling is dit metaal meestal verdeeld in twee groepen. De eerste is tinbrons. Daarin is tin het belangrijkste legeringselement. De tweede is tinloos. We zullen hier hieronder in meer detail over praten.
2. Volgens de technologische kenmerken van brons is het gebruikelijk om het te verdelen in vervormbaar en gieterij. De eerste worden goed verwerkt onder druk. Deze laatste worden gebruikt voor gevormde gietstukken.
Dit metaal heeft in vergelijking met messing veel betere wrijvings-, mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid. In feite is brons een legering van koper en tin (als het belangrijkste hulpelement). Nikkel en zink zijn hier niet de belangrijkste legeringselementen, hiervoor worden componenten zoals aluminium, tin, mangaan, silicium, lood, ijzer, beryllium, chroom, fosfor, magnesium, zirkonium en andere gebruikt.
Tin Bronzes: Gieterij
Laten we uitzoeken wat zo'n metaal is. Tinbrons (foto hieronder toont gegoten onderdelen) is een legering die een lagere vloeibaarheid heeft dan andere typen. Het heeft echter een onbeduidende volumetrische krimp, waardoor het mogelijk is om gevormde bronzen gietstukken te verkrijgen. Deze eigenschappen bepalen het actieve gebruik van brons bij het gieten van antifrictiedelen. Ook wordt de beschouwde legering gebruikt bij de vervaardiging van fittingen die bedoeld zijn voor gebruik in een waterig medium (inclusief zeewater) of in waterdamp, in oliën en onder hoge druk. Er zijn ook zogenaamde niet-standaard gietbronzen voor verantwoorde doeleinden. Ze worden gebruikt bij de productie van lagers, tandwielen, bussen, pomponderdelen, afdichtingsringen. Deze onderdelen zijn ontworpen om te werken onder hoge druk, hoge snelheden en lage belastingen.
Loodbronzen
Deze ondersoort van tinlegeringen voor gieterijen wordt gebruikt bij de vervaardiging van lagers, afdichtingen en gevormde gietstukken. Dergelijke bronzen worden gekenmerkt door lage mechanische eigenschappen, waardoor ze tijdens het vervaardigen van lagers en bussen eenvoudig in de vorm van een zeer dunne laag op een stalen basis worden aangebracht. Legeringen met een hoog tingeh alte hebben hogere mechanische eigenschappen. Daarom kunnen ze zonder stalen achterkant worden gebruikt.
Tin Bronze: Vervormbaar
Legeringen die onder druk worden verwerkt, worden gewoonlijk onderverdeeld in de volgende groepen:tin-fosfor, tin-zink en tin-zink-lood. Ze vinden hun toepassing in de pulp- en papierindustrie (er worden netten van gemaakt) en de machinebouw (de productie van veren, lagers en machineonderdelen). Bovendien worden deze materialen gebruikt bij de vervaardiging van bimetaalproducten, staven, banden, strips, tandwielen, tandwielen, bussen en pakkingen voor zwaarbelaste machines, buizen voor instrumentatie, drukveren. In de elektrotechniek is het wijdverbreide gebruik van brons (gesmeed) te danken aan de uitstekende mechanische eigenschappen (samen met de hoge elektrische eigenschappen). Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van stroomvoerende veren, connectoren, contacten. In de chemische industrie wordt tinbrons gebruikt om verendraad te produceren, in fijnmechanica - fittingen, in de papierindustrie - schrapers, in de auto- en tractorindustrie - bussen en lagers.
Deze legeringen kunnen worden geleverd in extra harde, harde, halfharde en zachte (gegloeide) toestanden. Tinbronzen worden meestal koud bewerkt (gerold of getrokken). Heet metaal wordt alleen geperst. Onder druk wordt brons zowel koud als warm perfect bewerkt.
Berylliumbrons
Dit is een legering die behoort tot de groep van precipitatiehardende metalen. Het heeft hoge mechanische, fysieke en elastische eigenschappen. Berylliumbrons heeft een hoge mate van hittebestendigheid, corrosiebestendigheid en cyclische sterkte. Het is bestand tegen lagetemperatuur, magnetiseert niet en geeft geen vonken bij aanraking. Het uitharden van berylliumbrons wordt uitgevoerd bij temperaturen van 750-790 graden Celsius. De toevoeging van kob alt, ijzer en nikkel draagt bij aan het vertragen van de snelheid van fasetransformaties tijdens warmtebehandeling, wat de technologie van veroudering en verharding aanzienlijk vergemakkelijkt. Bovendien draagt de toevoeging van nikkel bij aan een verhoging van de herkristallisatietemperatuur en kan mangaan, zij het niet volledig, het dure beryllium vervangen. De bovenstaande kenmerken van brons maken het mogelijk om deze legering te gebruiken bij de vervaardiging van veren, veeronderdelen en membranen in de horloge-industrie.
Een legering van koper en mangaan
Dit brons heeft bijzondere hoge mechanische eigenschappen. Het wordt onder druk verwerkt, zowel koud als warm. Dit metaal wordt gekenmerkt door een hoge hittebestendigheid en corrosiebestendigheid. Een legering van koper met toevoeging van mangaan heeft een brede toepassing gevonden in ovenfittingen.
Siliciumbrons
Dit is een legering die nikkel bevat, minder vaak mangaan. Een dergelijk metaal wordt gekenmerkt door ultrahoge mechanische, antifrictie en elastische eigenschappen. Tegelijkertijd verliest siliciumbrons zijn plasticiteit niet bij lage temperaturen. De legering is goed gesoldeerd, verwerkt door druk bij zowel hoge als lage temperaturen. Het betreffende metaal is niet gemagnetiseerd, vonkt niet bij aanraking. Dit verklaart het wijdverbreide gebruik van brons (silicium) in de scheepsbouw voor de vervaardiging van wrijvingsonderdelen, lagers, veren,roosters, verdampers, mazen en geleidingsbussen.
Gieten van tinloze legeringen
Dit type brons wordt gekenmerkt door goede corrosie-, antifrictie-eigenschappen en hoge sterkte. Ze worden gebruikt voor de vervaardiging van onderdelen die onder bijzonder moeilijke omstandigheden worden gebruikt. Deze omvatten tandwielen, kleppen, bussen, tandwielen voor krachtige turbines en kranen, wormen die samenwerken met geharde stalen onderdelen, lagers die werken onder hoge druk en schokbelastingen.
Hoe maak je brons?
De productie van dit metaal moet worden uitgevoerd in speciale ovens die worden gebruikt voor het smelten van koperlegeringen. Bronslading kan worden gemaakt van verse metalen of met toevoeging van secundair afval. Het smeltproces wordt meestal uitgevoerd onder een laag flux of houtskool.
Het proces waarbij een lading verse metalen wordt gebruikt, vindt plaats in een bepaalde volgorde. Eerst wordt de benodigde hoeveelheid flux of houtskool in een hoogverwarmde oven geladen. Daar wordt dan koper geplaatst. Nadat je hebt gewacht tot het smelt, verhoog je de verwarmingstemperatuur tot 1170 graden. Daarna moet de smelt worden gedeoxideerd, waarvoor fosforkoper wordt toegevoegd. Dit proces kan in twee fasen worden uitgevoerd: direct in de oven en vervolgens in de pollepel. In dit geval wordt het additief in gelijke verhoudingen geïntroduceerd. Vervolgens worden de benodigde legeringselementen verwarmd tot 120 graden aan de smelt toegevoegd. Vuurvaste componenten moeten worden geïntroduceerd in de vorm van ligaturen. Verder gesmolten brons (foto,hieronder het smeltproces demonstreert) wordt geroerd totdat alle toegevoegde stoffen volledig zijn opgelost en tot de gewenste temperatuur is verwarmd. Wanneer de resulterende legering uit de oven wordt gehaald, moet deze vóór het gieten uiteindelijk worden gedeoxideerd met de rest (50%) fosforkoper. Dit wordt gedaan om brons vrij te maken van oxiden en de vloeibaarheid van de smelt te vergroten.
Smelten van gerecyclede materialen
Om brons te maken met gerecyclede metalen en afval, moet het smelten in de volgende volgorde worden gedaan. Eerst wordt koper gesmolten en gedeoxideerd met fosforadditieven. Vervolgens worden circulerende materialen aan de smelt toegevoegd. Daarna worden de metalen volledig gesmolten en worden legeringselementen in de juiste volgorde geïntroduceerd. In het geval dat de lading uit een kleine hoeveelheid puur koper bestaat, is het noodzakelijk om eerst de circulerende metalen te smelten en vervolgens koper en legeringselementen toe te voegen. Het smelten wordt uitgevoerd onder een laag flux of houtskool.
Na het smelten van het mengsel en het verwarmen tot de vereiste temperatuur, wordt de uiteindelijke deoxidatie van het mengsel met fosforkoper uitgevoerd. Vervolgens wordt de smelt bovenop bedekt met gecalcineerde kool of gedroogde flux. Het verbruik van deze laatste is 2-3 gew.% van het metaal. De verwarmde smelt wordt gedurende 20-30 minuten bewaard, periodiek geroerd en vervolgens wordt de afgescheiden slak van het oppervlak verwijderd. Alles, brons is klaar om gegoten te worden. Voor een betere slakverwijdering kan kwartszand aan de pollepel worden toegevoegd, waardoor deze dikker wordt. Om te bepalen of het brons klaar is om in mallen te worden gegoten, is een specialetechnologische proef. De breuk van een dergelijk monster moet uniform en schoon zijn.
Aluminium Brons
Het is een legering van koper en aluminium als legeringselement. Het smeltproces van dit metaal verschilt aanzienlijk van het bovenstaande, wat wordt verklaard door de chemische eigenschappen van de hulpcomponent. Overweeg hoe u brons kunt maken met aluminiumlegeringscomponenten. Bij de vervaardiging van dit type legering met gerecyclede materialen in de lading, wordt de bewerking voor deoxidatie met fosforcomponenten niet gebruikt. Dit komt doordat fosfor wordt gekenmerkt door een lagere affiniteit voor zuurstofmoleculen dan aluminium. Houd er ook rekening mee dat dit type brons erg gevoelig is voor oververhitting, dus de temperatuur mag niet hoger zijn dan 1200 graden. In oververhitte toestand wordt aluminium geoxideerd en wordt de bronslegering verzadigd met gassen. Bovendien wordt het tijdens het smelten van dit soort brons gevormde oxide niet verminderd door toevoeging van deoxidatiemiddelen en is het zeer moeilijk om het uit de smelt te verwijderen. De oxidefilm heeft een zeer hoog smeltpunt, wat de vloeibaarheid van brons aanzienlijk vermindert en afstoting veroorzaakt. Het smelten wordt zeer intensief uitgevoerd, bij de bovengrenzen van verwarmingstemperaturen. Bovendien mag de afgewerkte smelt niet in de oven worden vastgehouden. Bij het smelten van aluminiumbrons wordt aanbevolen om als deklaag een vloeimiddel van 50% natriumcarbonaat en 50% kryoliet te gebruiken.
De afgewerkte smelt wordt verfijnd voordat deze in vormen wordt gegoten door er mangaanchloride in te brengen, ofzinkchloride (0,2-0,4% van de totale massa van de lading). Na deze procedure moet de legering gedurende vijf minuten worden bewaard totdat de gasontwikkeling volledig is gestopt. Daarna wordt het mengsel op de gewenste temperatuur gebracht en in vormen gegoten.
Om segregatie in een bronsmelt met een hoog geh alte aan loodonzuiverheden (50-60%) te voorkomen, wordt aanbevolen om 2-2,3% nikkel toe te voegen in de vorm van koper-nikkel ligaturen. Of, als vloeimiddelen, is het noodzakelijk om het sulfaatzout van alkalimetalen te gebruiken. Nikkel, zilver, mangaan, als ze deel uitmaken van brons, moeten vóór de tintoevoeging in de smelt worden gebracht. Om de kwaliteit van de resulterende legering te verbeteren, wordt deze bovendien soms gemodificeerd met kleine toevoegingen op basis van vuurvaste metalen.
