Bronze ist eine Kupferlegierung. Hilfsmetalle können Nickel, Zink, Zinn, Aluminium und andere sein. In diesem Artikel werden wir Typen, technologische Merkmale und Chemikalien betrachten. die Zusammensetzung von Bronze sowie Methoden zu ihrer Herstellung.
Klassifizierung
1. Nach der chemischen Zusammensetzung wird dieses Metall üblicherweise in zwei Gruppen eingeteilt. Die erste ist Zinnbronze. In ihnen ist Zinn das Hauptlegierungselement. Die zweite ist zinnlos. Wir werden weiter unten ausführlicher darauf eingehen.
2. Entsprechend den technologischen Merkmalen von Bronze ist es üblich, sie in verformbare und Gießerei zu unterteilen. Erstere lassen sich unter Druck gut verarbeiten. Letztere werden für Formguss verwendet.
Dieses Metall hat im Vergleich zu Messing eine viel bessere Gleitfähigkeit, mechanische Eigenschaften sowie Korrosionsbeständigkeit. Tatsächlich ist Bronze eine Legierung aus Kupfer und Zinn (als Haupthilfselement). Nickel und Zink sind hier nicht die Hauptlegierungselemente, dafür werden Komponenten wie Aluminium, Zinn, Mangan, Silizium, Blei, Eisen, Beryllium, Chrom, Phosphor, Magnesium, Zirkonium und andere verwendet.
Zinnbronzen: Gießerei
Lassen Sie uns herausfinden, was ein solches Metall ist. Zinnbronze (Foto unten zeigt Gussteile) ist eine Legierung, die eine geringere Fließfähigkeit als andere Typen hat. Es weist jedoch eine unbedeutende volumetrische Schwindung auf, wodurch es möglich ist, geformte Bronzegüsse zu erh alten. Diese Eigenschaften bestimmen den aktiven Einsatz von Bronze beim Gießen von Wälzteilen. Die betrachtete Legierung wird auch bei der Herstellung von Armaturen verwendet, die für den Betrieb in einem wässrigen Medium (einschließlich Meerwasser) oder in Wasserdampf, in Ölen und unter hohem Druck bestimmt sind. Für verantwortungsvolle Zwecke gibt es auch sogenannte Nicht-Standard-Gussbronzen. Sie werden bei der Herstellung von Lagern, Zahnrädern, Buchsen, Pumpenteilen und Dichtungsringen verwendet. Diese Teile sind für den Betrieb unter hohem Druck, hohen Geschwindigkeiten und niedrigen Lasten ausgelegt.
Bleibronzen
Diese Unterart von Gießerei-Zinnlegierungen wird zur Herstellung von Lagern, Dichtungen und geformten Gussteilen verwendet. Solche Bronzen zeichnen sich durch geringe mechanische Eigenschaften aus, weshalb sie bei der Herstellung von Lagern und Buchsen einfach in Form einer sehr dünnen Schicht auf eine Stahlbasis aufgetragen werden. Legierungen mit einem hohen Zinngeh alt haben bessere mechanische Eigenschaften. Daher können sie ohne Stahlrücken verwendet werden.
Zinnbronzen: Verformbar
Druckverarbeitete Legierungen werden üblicherweise in folgende Gruppen eingeteilt:Zinn-Phosphor, Zinn-Zink und Zinn-Zink-Blei. Sie haben ihre Anwendung in der Zellstoff- und Papierindustrie (aus ihnen werden Netze hergestellt) und im Maschinenbau (Herstellung von Federn, Lagern und Maschinenteilen) gefunden. Darüber hinaus werden diese Materialien bei der Herstellung von Bimetallprodukten, Stäben, Bändern, Streifen, Zahnrädern, Zahnrädern, Buchsen und Dichtungen für hochbelastete Maschinen, Rohren für die Instrumentierung und Druckfedern verwendet. In der Elektrotechnik ist die weit verbreitete Verwendung von Bronze (geschmiedet) auf ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften (zusammen mit hohen elektrischen Eigenschaften) zurückzuführen. Es wird bei der Herstellung von stromführenden Federn, Steckverbindern, Kontakten verwendet. In der chemischen Industrie werden Zinnbronzen zur Herstellung von Federdrähten, in der Feinmechanik - Armaturen, in der Papierindustrie - Schaber, in der Automobil- und Traktorenindustrie - Buchsen und Lager verwendet.
Diese Legierungen können in extra hartem, hartem, halbhartem und weichem (geglühtem) Zustand geliefert werden. Zinnbronzen werden in der Regel k altverformt (gewalzt oder gezogen). Roheisen wird nur gepresst. Unter Druck lässt sich Bronze sowohl k alt als auch heiß perfekt bearbeiten.
Berylliumbronze
Dies ist eine Legierung aus der Gruppe der ausscheidungshärtenden Metalle. Es hat hohe mechanische, physikalische und elastische Eigenschaften. Berylliumbronze hat eine hohe Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wechselfestigkeit. Es ist beständig gegen niedrigeTemperatur, magnetisiert nicht und erzeugt beim Schlagen keine Funken. Das Härten von Berylliumbronzen erfolgt bei Temperaturen von 750-790 Grad Celsius. Die Zugabe von Kob alt, Eisen und Nickel trägt dazu bei, die Geschwindigkeit der Phasenumwandlungen während der Wärmebehandlung zu verlangsamen, was die Technologie des Alterns und Härtens erheblich erleichtert. Außerdem trägt der Zusatz von Nickel zu einer Erhöhung der Rekristallisationstemperatur bei und Mangan kann teures Beryllium, wenn auch nicht vollständig, ersetzen. Die oben genannten Eigenschaften von Bronze ermöglichen den Einsatz dieser Legierung bei der Herstellung von Federn, Federteilen und Membranen in der Uhrenindustrie.
Eine Legierung aus Kupfer und Mangan
Diese Bronze hat besonders hohe mechanische Eigenschaften. Es wird durch Druck verarbeitet, sowohl k alt als auch heiß. Dieses Metall zeichnet sich durch eine hohe Hitzebeständigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit aus. Eine Legierung aus Kupfer mit Manganzusatz hat breite Anwendung in Ofenarmaturen gefunden.
Siliziumbronze
Dies ist eine Legierung, die Nickel enthält, seltener Mangan. Ein solches Metall zeichnet sich durch ultrahohe mechanische, reibungsarme und elastische Eigenschaften aus. Gleichzeitig verliert Siliziumbronze bei niedrigen Temperaturen nicht ihre Plastizität. Die Legierung ist gut gelötet und wird durch Druck bei hohen und niedrigen Temperaturen verarbeitet. Das betreffende Metall ist nicht magnetisiert, funkelt nicht, wenn es getroffen wird. Dies erklärt die weit verbreitete Verwendung von Bronze (Silizium) im Marineschiffbau bei der Herstellung von reibungsmindernden Teilen, Lagern, Federn,Roste, Verdampfer, Siebe und Führungsbuchsen.
Guss von zinnfreien Legierungen
Diese Bronzeart zeichnet sich durch gute Korrosions- und Gleiteigenschaften sowie eine hohe Festigkeit aus. Sie werden zur Herstellung von Teilen verwendet, die unter besonders schwierigen Bedingungen betrieben werden. Dazu gehören Zahnräder, Ventile, Buchsen, Zahnräder für leistungsstarke Turbinen und Kräne, Schnecken, die mit gehärteten Stahlteilen zusammenarbeiten, Lager, die unter hohem Druck und Stoßbelastungen arbeiten.
Wie macht man Bronze?
Die Herstellung dieses Metalls muss in speziellen Öfen erfolgen, die zum Schmelzen von Kupferlegierungen verwendet werden. Bronzecharge kann aus frischen Metallen oder unter Zugabe von Sekundärabfall hergestellt werden. Der Schmelzvorgang wird in der Regel unter einer Flussmittel- oder Holzkohleschicht durchgeführt.
Der Prozess mit einer Ladung frischer Metalle erfolgt in einer bestimmten Reihenfolge. Zuerst wird die erforderliche Menge an Flussmittel oder Holzkohle in einen hoch erhitzten Ofen geladen. Dann wird Kupfer dort platziert. Nachdem Sie darauf gewartet haben, dass es schmilzt, erhöhen Sie die Heiztemperatur auf 1170 Grad. Danach muss die Schmelze desoxidiert werden, wozu Phosphorkupfer zugegeben wird. Dieser Prozess kann in zwei Stufen durchgeführt werden: direkt im Ofen und dann in der Pfanne. In diesem Fall wird das Additiv zu gleichen Anteilen eingebracht. Als nächstes werden der Schmelze die auf 120 Grad erhitzten notwendigen Legierungselemente hinzugefügt. Feuerfeste Komponenten sollten in Form von Ligaturen eingebracht werden. Weitere geschmolzene Bronze (Foto,unten, demonstriert den Schmelzprozess) wird gerührt, bis alle zugegebenen Substanzen vollständig gelöst sind, und auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Wenn die resultierende Legierung aus dem Ofen kommt, muss sie vor dem Gießen endgültig mit dem Rest (50%) Phosphorkupfer desoxidiert werden. Dies geschieht, um Bronze aus Oxiden zu lösen und die Fließfähigkeit der Schmelze zu erhöhen.
Schmelzen von recycelten Materialien
Um Bronze aus recycelten Metallen und Abfällen herzustellen, sollte das Schmelzen in der folgenden Reihenfolge erfolgen. Zunächst wird Kupfer geschmolzen und mit Phosphorzusätzen desoxidiert. Anschließend werden der Schmelze Umlaufstoffe zugesetzt. Danach werden die Metalle vollständig aufgeschmolzen und Legierungselemente in der entsprechenden Reihenfolge eingebracht. Für den Fall, dass die Charge aus einer kleinen Menge reinen Kupfers besteht, müssen zuerst die zirkulierenden Metalle geschmolzen und dann Kupfer und Legierungselemente hinzugefügt werden. Das Schmelzen erfolgt unter einer Flussmittel- oder Holzkohleschicht.
Nachdem die Mischung geschmolzen und auf die erforderliche Temperatur erhitzt wurde, wird die endgültige Desoxidation der Mischung mit Phosphorkupfer durchgeführt. Als nächstes wird die Schmelze oben mit kalzinierter Kohle oder getrocknetem Flussmittel bedeckt. Der Verbrauch des letzteren beträgt 2-3 Gewichtsprozent des Metalls. Die erhitzte Schmelze wird 20-30 Minuten lang geh alten, periodisch gerührt und dann die abgetrennte Schlacke von ihrer Oberfläche entfernt. Alles, Bronze ist fertig zum Gießen. Zur besseren Schlackenentfernung kann der Pfanne Quarzsand zugesetzt werden, der sie eindickt. Um festzustellen, ob die Bronze bereit ist, in Formen gegossen zu werden, ist ein Sonderverfahren erforderlichtechnologische Prüfung. Der Bruch einer solchen Probe muss gleichmäßig und sauber sein.
Aluminiumbronze
Es ist eine Legierung aus Kupfer und Aluminium als Legierungselement. Der Schmelzprozess dieses Metalls unterscheidet sich erheblich von dem oben Gesagten, was durch die chemischen Eigenschaften der Hilfskomponente erklärt wird. Überlegen Sie, wie man Bronze mit Aluminiumlegierungskomponenten herstellt. Bei der Herstellung dieses Legierungstyps unter Verwendung von recycelten Materialien in der Charge wird der Vorgang zur Desoxidation mit Phosphorkomponenten nicht verwendet. Dies liegt daran, dass sich Phosphor durch eine geringere Affinität zu Sauerstoffmolekülen als Aluminium auszeichnet. Sie sollten sich auch darüber im Klaren sein, dass diese Art von Bronze sehr empfindlich auf Überhitzung reagiert, daher sollte die Temperatur 1200 Grad nicht überschreiten. Im überhitzten Zustand wird Aluminium oxidiert und die Bronzelegierung mit Gasen gesättigt. Außerdem wird das beim Schmelzen dieser Art von Bronze gebildete Oxid durch die Zugabe von Desoxidationsmitteln nicht reduziert und kann nur sehr schwer aus der Schmelze entfernt werden. Der Oxidfilm hat einen sehr hohen Schmelzpunkt, was die Fließfähigkeit von Bronze erheblich verringert und eine Abstoßung verursacht. An den oberen Grenzen der Heiztemperaturen wird sehr intensiv geschmolzen. Außerdem sollte die fertige Schmelze nicht im Ofen zurückgeh alten werden. Beim Schmelzen von Aluminiumbronze wird empfohlen, als Deckschicht ein Flussmittel zu verwenden, das zu 50 % aus kalzinierter Soda und zu 50 % aus Kryolith besteht.
Die fertige Schmelze wird vor dem Gießen in Formen durch Einbringen von Manganchlorid veredelt, bzwZinkchlorid (0,2-0,4% der Gesamtmasse der Charge). Nach diesem Vorgang sollte die Legierung fünf Minuten lang aufbewahrt werden, bis die Gasentwicklung vollständig aufhört. Danach wird die Mischung auf die erforderliche Temperatur gebracht und in Formen gegossen.
Um bei einer Bronzeschmelze mit einem hohen Anteil an Bleiverunreinigungen (50-60%) eine Seigerung zu verhindern, empfiehlt sich die Zugabe von 2-2,3% Nickel in Form von Kupfer-Nickel-Ligaturen. Oder es ist notwendig, als Flussmittel das Sulfatsalz von Alkalimetallen zu verwenden. Nickel, Silber, Mangan, sofern sie Bestandteil von Bronze sind, sollten vor der Zinnzugabe in die Schmelze eingebracht werden. Um die Qualität der resultierenden Legierung zu verbessern, wird sie außerdem manchmal mit geringfügigen Zusätzen auf der Basis von Refraktärmetallen modifiziert.
