El bronze és un aliatge a base de coure. Els metalls auxiliars poden ser níquel, zinc, estany, alumini i altres. En aquest article, tindrem en compte els tipus, les característiques tecnològiques, la química. la composició del bronze, així com els mètodes per a la seva fabricació.
Classificació
1. Segons la composició química, aquest metall normalment es divideix en dos grups. El primer són bronzes d'estany. En ells, l'estany és el principal element d'aliatge. El segon és sense llauna. A continuació parlarem d'això amb més detall.
2. Segons les característiques tecnològiques del bronze, s'acostuma a dividir-lo en deformable i foneria. Els primers estan ben processats sota pressió. Aquests últims s'utilitzen per a peces de fosa amb forma.
Aquest metall, en comparació amb el llautó, té propietats mecàniques i antifricció molt millors, així com resistència a la corrosió. De fet, el bronze és un aliatge de coure i estany (com a principal element auxiliar). El níquel i el zinc no són els principals elements d'aliatge aquí; per això, s'utilitzen components com ara alumini, estany, manganès, silici, plom, ferro, beril·li, crom, fòsfor, magnesi, zirconi i altres.
Bronzes d'estany: foneria
Anem a esbrinar què és un metall així. El bronze d'estany (la foto següent mostra peces de fosa) és un aliatge que té una fluïdesa menor que altres tipus. No obstant això, presenta una contracció volumètrica insignificant, que permet obtenir peces de fosa de bronze conformades. Aquestes propietats determinen l'ús actiu del bronze en la fosa de peces antifricció. Així mateix, l'aliatge considerat s'utilitza en la fabricació d'accessoris destinats al funcionament en un medi aquós (inclosa l'aigua de mar) o en vapor d'aigua, en olis i a alta pressió. També hi ha els anomenats bronzes de fosa no estàndard amb finalitats responsables. S'utilitzen en la producció de coixinets, engranatges, casquilles, peces de bombes, anells de segellat. Aquestes peces estan dissenyades per funcionar a alta pressió, altes velocitats i baixes càrregues.
Bronzes de plom
Aquesta subespècie d'aliatges d'estany de fosa s'utilitza en la fabricació de coixinets, segells i peces de fosa conformades. Aquests bronzes es caracteritzen per propietats mecàniques baixes, com a resultat de les quals, en el procés de fabricació de coixinets i coixinets, simplement s'apliquen a una base d'acer en forma d'una capa molt prima. Els aliatges amb un alt contingut d'estany tenen propietats mecàniques més elevades. Per tant, es poden utilitzar sense un suport d'acer.
Bronzes d'estany: deformables
Els aliatges processats per pressió es divideixen normalment en els grups següents:estany-fòsfor, estany-zinc i estany-zinc-plom. Han trobat la seva aplicació a la indústria de pasta i paper (a partir d'elles es fabriquen xarxes) i a l'enginyeria mecànica (producció de molles, coixinets i peces de màquines). A més, aquests materials s'utilitzen en la fabricació de productes bimetàl·lics, varetes, cintes, tires, engranatges, engranatges, casquilles i juntes per a màquines amb molta càrrega, tubs per a instrumentació, molles de pressió. En enginyeria elèctrica, l'ús generalitzat del bronze (forjat) es deu a les seves excel·lents propietats mecàniques (juntament a les elevades característiques elèctriques). S'utilitza en la fabricació de molles que porten corrent, connectors, contactes. A la indústria química, els bronzes d'estany s'utilitzen per produir filferro de molla, en mecànica de precisió - accessoris, a la indústria paperera - rascadors, a la indústria de l'automòbil i del tractor - casquilles i coixinets.
Aquests aliatges es poden subministrar en estats extra durs, durs, semidurs i tous (recuits). Els bronzes d'estany solen ser treballats en fred (laminats o estirats). El metall calent només es premsa. Sota pressió, el bronze es treballa perfectament tant en fred com en calent.
Bronze de beril·li
Aquest és un aliatge que pertany al grup dels metalls enduridors per precipitació. Té altes propietats mecàniques, físiques i elàstiques. El bronze de beril·li té un alt nivell de resistència a la calor, resistència a la corrosió i resistència cíclica. És resistent al baixtemperatura, no es magnetitza i no produeix espurnes quan es colpeja. L'enduriment dels bronzes de beril·li es realitza a temperatures de 750-790 graus centígrads. L'addició de cob alt, ferro i níquel contribueix a frenar la velocitat de transformacions de fase durant el tractament tèrmic, la qual cosa facilita molt la tecnologia d'envelliment i enduriment. A més, l'addició de níquel contribueix a un augment de la temperatura de recristal·lització i el manganès pot substituir, encara que no completament, el car beril·li. Les característiques anteriors del bronze permeten utilitzar aquest aliatge en la fabricació de molles, peces de molla i membranes a la indústria del rellotge.
Un aliatge de coure i manganès
Aquest bronze té propietats mecàniques especials elevades. Es processa per pressió, tant en fred com en calent. Aquest metall es caracteritza per una alta resistència a la calor, així com una resistència a la corrosió. Un aliatge de coure amb l'addició de manganès ha trobat una àmplia aplicació en accessoris de forn.
Bronze de silicona
Aquest és un aliatge que conté níquel, menys sovint manganès. Aquest metall es caracteritza per propietats mecàniques, antifricció i elàstiques molt elevades. Al mateix temps, el bronze de silici no perd la seva plasticitat a baixes temperatures. L'aliatge està ben soldat, processat per pressió tant a altes com a baixes temperatures. El metall en qüestió no està magnetitzat, no fa guspira quan es colpeja. Això explica l'ús generalitzat del bronze (silici) a la construcció naval marina en la fabricació de peces antifricció, coixinets, molles,reixes, evaporadors, malles i casquilles de guia.
Fosa d'aliatges sense estany
Aquest tipus de bronze es caracteritza per una bona corrosió, propietats antifricció, així com una gran resistència. S'utilitzen per a la fabricació de peces que funcionen en condicions especialment difícils. Aquests inclouen engranatges, vàlvules, casquilles, engranatges per a turbines i grues potents, cucs que funcionen conjuntament amb peces d'acer endurit, coixinets que funcionen amb altes pressions i càrregues de xoc.
Com fer bronze?
La producció d'aquest metall s'ha de fer en forns especials utilitzats per a la fosa d'aliatges de coure. La càrrega de bronze es pot fer amb metalls frescos o amb l'addició de residus secundaris. El procés de fusió normalment es realitza sota una capa de flux o carbó vegetal.
El procés que utilitza una càrrega de metalls frescos es produeix en una seqüència determinada. En primer lloc, la quantitat necessària de flux o carbó vegetal es carrega en un forn molt escalfat. A continuació, s'hi posa coure. Després d'esperar que es fongui, augmenteu la temperatura d'escalfament a 1170 graus. Després d'això, s'ha de desoxidar la fosa, per la qual cosa s'afegeix coure fòsfor. Aquest procés es pot dur a terme en dues etapes: directament al forn i després a la cullera. En aquest cas, l'additiu s'introdueix en proporcions iguals. A continuació, s'afegeixen a la fosa els elements d'aliatge necessaris escalfats a 120 graus. Els components refractaris s'han d'introduir en forma de lligadures. Més bronze fos (foto,a continuació, mostra el procés de fosa) s'agita fins que totes les substàncies afegides es dissolguin completament i s'escalfen a la temperatura desitjada. Quan s'emet l'aliatge resultant del forn, abans d'abocar-lo, s'ha de desoxidar finalment amb la resta (50%) de coure fòsfor. Això es fa per alliberar el bronze dels òxids i augmentar la fluïdesa de la massa fosa.
Fosa a partir de materials reciclats
Per tal de fer bronze amb metalls i residus reciclats, la fusió s'ha de fer en l'ordre següent. En primer lloc, el coure es fon i es desoxida amb additius de fòsfor. A continuació, s'afegeixen materials circulants a la massa fosa. Després d'això, els metalls es fonen completament i s'introdueixen els elements d'aliatge en la seqüència adequada. En el cas que la càrrega estigui formada per una petita quantitat de coure pur, primer cal fondre els metalls que circulen, i després afegir coure i elements d'aliatge. La fusió es realitza sota una capa de flux o carbó vegetal.
Després de fondre la mescla i escalfar-la a la temperatura requerida, es realitza la desoxidació final de la mescla amb coure fòsfor. A continuació, la massa fosa es cobreix per sobre amb carbó calcinat o flux sec. El consum d'aquest últim és del 2-3 per cent en pes del metall. La massa fosa escalfada es manté durant 20-30 minuts, s'agita periòdicament i, a continuació, s'elimina l'escòria separada de la seva superfície. Tot, el bronze està llest per a la fosa. Per a una millor eliminació de l'escòria, es pot afegir sorra de quars al cullerot, que l'espesseix. Per determinar si el bronze està llest per a la fosa en motlles, un especialprova tecnològica. La fractura d'aquesta mostra ha de ser uniforme i neta.
Bronze d'alumini
És un aliatge de coure i alumini com a element d'aliatge. El procés de fusió d'aquest metall difereix significativament de l'anterior, cosa que s'explica per les característiques químiques del component auxiliar. Penseu en com fer bronze amb components d'aliatge d'alumini. En la fabricació d'aquest tipus d'aliatge utilitzant materials reciclats en la càrrega, no s'utilitza l'operació de desoxidació amb components de fòsfor. Això es deu al fet que el fòsfor es caracteritza per una menor afinitat per les molècules d'oxigen que l'alumini. També has de tenir en compte que aquest tipus de bronze és molt sensible al sobreescalfament, per la qual cosa la temperatura no ha de superar els 1200 graus. En estat sobreescalfat, l'alumini s'oxida i l'aliatge de bronze està saturat de gasos. A més, l'òxid format durant la fusió d'aquest tipus de bronze no es redueix amb l'addició de desoxidants, i és molt difícil eliminar-lo de la fosa. La pel·lícula d'òxid té un punt de fusió molt alt, que redueix significativament la fluïdesa del bronze i provoca rebuig. La fusió es realitza de manera molt intensa, als límits superiors de les temperatures d'escalfament. A més, la massa fosa acabada no s'ha de retenir al forn. Quan es fon el bronze d'alumini, es recomana utilitzar un flux que sigui un 50% de cendra de sosa i un 50% de criolita com a capa de cobertura.
La massa fosa acabada s'afina abans d'abocar-se als motlles introduint-hi clorur de manganès, o béclorur de zinc (0,2-0,4% de la massa total de la càrrega). Després d'aquest procediment, l'aliatge s'ha de mantenir durant cinc minuts fins al complet cessament de l'emissió de gas. Després d'això, la mescla es porta a la temperatura requerida i s'aboca en motlles.
Per tal d'evitar la segregació en una fosa de bronze amb un alt contingut d'impureses de plom (50-60%), es recomana afegir un 2-2,3% de níquel en forma de lligadura de coure-níquel. O, com a fluxos, cal utilitzar la sal sulfat de metalls alcalins. Níquel, plata, manganès, si formen part del bronze, s'han d'introduir a la fosa abans del procediment d'addició d'estany. A més, per millorar la qualitat de l'aliatge resultant, de vegades es modifica amb additius menors basats en metalls refractaris.
