Bronz je zliatina na báze medi. Pomocné kovy môžu byť nikel, zinok, cín, hliník a iné. V tomto článku zvážime typy, technologické vlastnosti, chemické látky. zloženie bronzu, ako aj spôsoby jeho výroby.
Klasifikácia
1. Podľa chemického zloženia sa tento kov zvyčajne delí na dve skupiny. Prvým sú cínové bronzy. V nich je hlavným legujúcim prvkom cín. Druhý je bez plechu. Nižšie si o tom povieme podrobnejšie.
2. Podľa technologických vlastností bronzu je zvykom ho rozdeliť na deformovateľný a zlievarenský. Prvé sú dobre spracované pod tlakom. Posledné menované sa používajú na tvarové odliatky.
Tento kov má v porovnaní s mosadzou oveľa lepšiu odolnosť proti treniu, mechanické vlastnosti a tiež odolnosť proti korózii. V skutočnosti je bronz zliatinou medi a cínu (ako hlavný pomocný prvok). Nikel a zinok tu nie sú hlavnými legujúcimi prvkami, na tento účel sa používajú komponenty ako hliník, cín, mangán, kremík, olovo, železo, berýlium, chróm, fosfor, horčík, zirkónium a iné.
Cínové bronzy: Zlieváreň
Poďme zistiť, čo je to taký kov. Cínový bronz (foto nižšie zobrazuje liate diely) je zliatina, ktorá má nižšiu tekutosť ako iné typy. Má však nevýznamné objemové zmrštenie, čo umožňuje získať tvarované bronzové odliatky. Tieto vlastnosti určujú aktívne využitie bronzu pri odlievaní valivých dielov. Uvažovaná zliatina sa tiež používa pri výrobe armatúr určených na prevádzku vo vodnom prostredí (vrátane morskej vody) alebo vo vodnej pare, v olejoch a pod vysokým tlakom. Na zodpovedné účely existujú aj takzvané neštandardné odlievacie bronzy. Používajú sa pri výrobe ložísk, ozubených kolies, puzdier, častí čerpadiel, tesniacich krúžkov. Tieto diely sú navrhnuté tak, aby fungovali pod vysokým tlakom, vysokými rýchlosťami a nízkym zaťažením.
Olovnaté bronzy
Tento poddruh zlievarenských zliatin cínu sa používa pri výrobe ložísk, tesnení a tvarových odliatkov. Takéto bronzy sa vyznačujú nízkymi mechanickými vlastnosťami, v dôsledku čoho sa v procese výroby ložísk a puzdier jednoducho nanášajú na oceľový základ vo forme veľmi tenkej vrstvy. Zliatiny s vysokým obsahom cínu majú vyššie mechanické vlastnosti. Preto ich možno použiť bez oceľovej podložky.
Cínové bronzy: Deformovateľné
Zliatiny spracované tlakom sa zvyčajne delia do nasledujúcich skupín:cín-fosfor, cín-zinok a cín-zinok-olovo. Svoje uplatnenie našli v celulózovo-papierenskom priemysle (vyrábajú sa z nich siete) a strojárstve (výroba pružín, ložísk a častí strojov). Okrem toho sa tieto materiály používajú pri výrobe bimetalických výrobkov, tyčí, pások, pásov, ozubených kolies, ozubených kolies, puzdier a tesnení pre vysoko zaťažované stroje, rúrky pre prístrojové vybavenie, tlačné pružiny. V elektrotechnike je rozšírené použitie bronzu (tepaného) vďaka jeho vynikajúcim mechanickým vlastnostiam (spolu s vysokými elektrickými vlastnosťami). Používa sa pri výrobe prúdových pružín, konektorov, kontaktov. V chemickom priemysle sa cínové bronzy používajú na výrobu pružinového drôtu, v presnej mechanike - tvarovky, v papierenskom priemysle - stierky, v automobilovom a traktorovom priemysle - puzdrá a ložiská.
Tieto zliatiny je možné dodať v extra tvrdom, tvrdom, polotvrdom a mäkkom (žíhanom) stave. Cínové bronzy sú zvyčajne opracované za studena (valcované alebo ťahané). Horúci kov je iba lisovaný. Pod tlakom je bronz dokonale opracovaný za studena aj za tepla.
Beryliový bronz
Ide o zliatinu patriacu do skupiny kovov vytvrdzujúcich precipitáciou. Má vysoké mechanické, fyzikálne a elastické vlastnosti. Berýliový bronz má vysokú tepelnú odolnosť, odolnosť proti korózii a cyklickú pevnosť. Je odolný voči nízkymteplotu, nemagnetizuje a pri údere nevytvára iskry. Kalenie berýliových bronzov sa vykonáva pri teplotách 750-790 stupňov Celzia. Prídavok kob altu, železa a niklu prispieva k spomaleniu rýchlosti fázových premien pri tepelnom spracovaní, čo značne uľahčuje technológiu starnutia a tvrdnutia. Prídavok niklu navyše prispieva k zvýšeniu teploty rekryštalizácie a mangán môže nahradiť, aj keď nie úplne, drahé berýlium. Vyššie uvedené vlastnosti bronzu umožňujú použitie tejto zliatiny pri výrobe pružín, pružinových častí a membrán v hodinárskom priemysle.
Zliatina medi a mangánu
Tento bronz má špeciálne vysoké mechanické vlastnosti. Spracováva sa tlakom, za studena aj za tepla. Tento kov sa vyznačuje vysokou tepelnou odolnosťou, ako aj odolnosťou proti korózii. Zliatina medi s prídavkom mangánu našla široké uplatnenie v armatúrach pecí.
Silikónový bronz
Ide o zliatinu obsahujúcu nikel, menej často mangán. Takýto kov sa vyznačuje ultravysokými mechanickými, antifrikčnými a elastickými vlastnosťami. Zároveň kremíkový bronz nestráca svoju plasticitu pri nízkych teplotách. Zliatina je dobre spájkovaná, spracovaná tlakom pri vysokých aj nízkych teplotách. Príslušný kov nie je zmagnetizovaný, pri údere neiskrí. To vysvetľuje rozšírené používanie bronzu (kremíka) v námornej stavbe lodí pri výrobe valivých dielov, ložísk, pružín,mriežky, výparníky, pletivá a vodiace puzdrá.
Odlievanie bezcínových zliatin
Tento typ bronzu sa vyznačuje dobrou koróziou, vlastnosťami proti treniu, ako aj vysokou pevnosťou. Používajú sa na výrobu dielov, ktoré sa prevádzkujú v obzvlášť ťažkých podmienkach. Patria sem ozubené kolesá, ventily, puzdrá, ozubené kolesá pre výkonné turbíny a žeriavy, šneky, ktoré pracujú v tandeme s časťami z tvrdenej ocele, ložiská, ktoré pracujú pod vysokým tlakom a rázovým zaťažením.
Ako vyrobiť bronz?
Výroba tohto kovu sa musí vykonávať v špeciálnych peciach používaných na tavenie zliatin medi. Bronzová nálož môže byť vyrobená z čerstvých kovov alebo s prídavkom sekundárneho odpadu. Proces tavenia sa zvyčajne vykonáva pod vrstvou taviva alebo dreveného uhlia.
Proces využívajúci dávku čerstvých kovov prebieha v určitom poradí. Najprv sa potrebné množstvo taviva alebo dreveného uhlia vloží do vysoko vyhrievanej pece. Potom sa tam umiestni meď. Po čakaní na roztopenie zvýšte teplotu ohrevu na 1170 stupňov. Potom sa tavenina musí deoxidovať, na čo sa pridáva fosforová meď. Tento proces sa môže uskutočniť v dvoch fázach: priamo v peci a potom v panve. V tomto prípade sa prísada zavádza v rovnakých pomeroch. Ďalej sa do taveniny pridajú potrebné legujúce prvky zahriate na 120 stupňov. Žiaruvzdorné komponenty by sa mali zavádzať vo forme ligatúr. Ďalší roztavený bronz (foto,nižšie, ukazuje proces tavenia) sa mieša, kým sa všetky pridané látky úplne nerozpustia a nezahrejú na požadovanú teplotu. Pri výstupe výslednej zliatiny z pece sa musí pred nalievaním nakoniec deoxidovať so zvyškom (50 %) fosforovej medi. Toto sa robí s cieľom uvoľniť bronz z oxidov a zvýšiť tekutosť taveniny.
Tavenie z recyklovaných materiálov
Na výrobu bronzu z recyklovaných kovov a odpadu je potrebné tavenie vykonať v nasledujúcom poradí. Najprv sa meď roztaví a deoxiduje pomocou fosforových prísad. Potom sa do taveniny pridajú cirkulujúce materiály. Potom sa kovy úplne roztavia a v príslušnom poradí sa zavádzajú legujúce prvky. V prípade, že vsádzka pozostáva z malého množstva čistej medi, je potrebné najskôr roztaviť cirkulujúce kovy a potom pridať meď a legujúce prvky. Tavenie sa vykonáva pod vrstvou taviva alebo dreveného uhlia.
Po roztavení zmesi a jej zahriatí na požadovanú teplotu sa uskutoční konečná dezoxidácia zmesi fosforečnou meďou. Potom sa tavenina na vrchu pokryje kalcinovaným uhlím alebo sušeným tavivom. Spotreba posledne menovaného je 2 až 3 percentá hmotnosti kovu. Zahriata tavenina sa udržiava 20 až 30 minút, pravidelne sa mieša a potom sa oddelená troska odstráni z jej povrchu. Všetko, bronz je pripravený na odlievanie. Pre lepšie odstránenie trosky možno do naberačky pridať kremenný piesok, ktorý ju zahustí. Ak chcete zistiť, či je bronz pripravený na odlievanie do foriem, špeciálnatechnologický test. Lom takejto vzorky musí byť rovnomerný a čistý.
Hliník bronz
Je to zliatina medi a hliníka ako legujúci prvok. Proces tavenia tohto kovu sa výrazne líši od vyššie uvedeného, čo sa vysvetľuje chemickými charakteristikami pomocnej zložky. Zvážte, ako vyrobiť bronz pomocou komponentov zliatiny hliníka. Pri výrobe tohto typu zliatiny s použitím recyklovaných materiálov vo vsádzke sa nepoužíva operácia dezoxidácie fosforovými zložkami. Je to spôsobené tým, že fosfor sa vyznačuje nižšou afinitou k molekulám kyslíka ako hliník. Treba si tiež uvedomiť, že tento typ bronzu je veľmi citlivý na prehriatie, preto by teplota nemala presiahnuť 1200 stupňov. V prehriatom stave je hliník oxidovaný a bronzová zliatina je nasýtená plynmi. Okrem toho sa oxid vznikajúci pri tavení tohto druhu bronzu nezredukuje pridávaním dezoxidátorov a je veľmi ťažké ho z taveniny odstrániť. Oxidový film má veľmi vysokú teplotu topenia, čo výrazne znižuje tekutosť bronzu a spôsobuje odmietnutie. Tavenie prebieha veľmi intenzívne, pri horných hraniciach teplôt ohrevu. Okrem toho by sa hotová tavenina nemala zadržiavať v peci. Pri tavení hliníkového bronzu sa ako krycia vrstva odporúča použiť tavivo, ktoré pozostáva z 50 % sódy a 50 % kryolitu.
Hotová tavenina sa pred naliatím do foriem zušľachťuje tak, že sa do nej vloží chlorid mangánu, príp.chlorid zinočnatý (0,2-0,4 % z celkovej hmotnosti náplne). Po tomto postupe by sa zliatina mala uchovávať päť minút až do úplného zastavenia vývoja plynu. Potom sa zmes privedie na požadovanú teplotu a naleje sa do foriem.
Aby sa zabránilo segregácii v tavenine bronzu s vysokým obsahom nečistôt olova (50-60%), odporúča sa pridať 2-2,3% niklu vo forme medeno-niklových ligatúr. Alebo ako tavidlá je potrebné použiť síranovú soľ alkalických kovov. Nikel, striebro, mangán, ak sú súčasťou bronzu, by sa mali zaviesť do taveniny pred postupom pridávania cínu. Okrem toho sa na zlepšenie kvality výslednej zliatiny niekedy modifikuje menšími prísadami na báze žiaruvzdorných kovov.
