Латунь и особенности ее изготовления

Разнообразие сфер применения латуни в быту и строительстве

Художественное литье из бронзы и латуни — популярное направление в современной индустрии. Латунь – один из наиболее распространенных и важных для промышленности медных сплавов. Он вполне сохраняет уникальные свойства меди, но при этом более доступен по стоимости и в ряде случаев обладает более высокой прочностью.

Область применения сплава весьма широка. Производство высокоточных деталей из латуни, шаровых кранов, значков, изготовление табличек и прутков из латуни — обо всем этом мы и погорим сегодня.

Области применения латуни

Известен сплав очень давно и первое свое применение нашел в ювелирном деле. В отличие от бронзы латунь поддается ковке при куда более низкой температуре, причем во многих случаях допускается даже холодная ковка.

Цвет его чрезвычайно напоминает золото, а стойкость к коррозии хотя и меньшая, но тоже впечатляет. Сегодня латунные украшения успешно спорят с золотыми. А, учитывая, что сплав к драгоценным, не относится, то есть, при всей своей декоративности стоит намного меньше, популярность его вполне оправдана.

В ювелирном деле применяют двухкомпонентные сплавы латуни, то есть, содержащие только медь и цинк, причем с большей долей меди. Это желтая латунь – 67% меди и 33% цинка, золотистая или томпак – 75% меди и 25% цинка, и зеленая – 60% и 40%, соответственно. Сплавы деформируются при температуре до 300 С, а небольшие предметы из тонкой проволоки деформируются и вовсе без нагрева.

• Двухкомпонентные составы отличаются более высокой пластичностью. Однако при повышении температуры выше 300 С, пластичность ее уменьшается. Эта особенность и определяет область применения. Сфера эта не ограничивается ювелирными изделиями. Двухкомпонентные латуни активно используются при производстве гаек, втулок, сепараторов, подшипников и других элементов арматуры, которые в процессе эксплуатации не нагреваются выше 300 С. Используются для этого уже не ювелирная латунь, а литейная, предназначенная для изготовления фасонных деталей методом литья. Отличается она меньшим содержанием меди – 50–60%. Такой состав уменьшает пластичность, но увеличивает прочность, что необходимо для машинных деталей.
• Сплавы с очень высоким содержанием меди – 85–96% применяют для изготовления радиаторных, капиллярных трубок, змеевиков, сильфонов и других деталей для химической и теплотехнической аппаратуры. Причина: медь, а, соответственно, и такой сплав превосходно передает и распределяет тепло и очень устойчив к коррозии.

Многокомпонентные латуни включают, кроме 2 основных металлов, и другие добавки – железа, никеля, свинца, марганца и так далее. Каждый такой ингредиент влияет на свойства сплава и расширяет сферу применения.

Автоматная латунь с содержанием меди 57–80%, цинка 24–42% и с добавлением свинца применяется для изготовления всей массы гаек, болтов, часовых деталей и так далее, где требуется тонкая механическая обработка. Свинец способствует формированию сыпучей стружки при обработке заготовки, а это и ускоряет процесс, и снижает износ разделяющего механизма. Автоматная латунь выпускается в виде листов, прутков, полос и так далее, а затем уже из материала производят машинные детали.

Морская латунь – сплав, легированный оловом. Последнее и сообщает материалу высокую стойкость к действию морской воды. Применяют состав латуни для изготовления профильных изделий, труб, приборных корпусов в судостроении. Также из нее изготавливают конденсаторные трубы для теплотехнического оборудования.

Сплав, легированный железом, тоже проявляет более высокую стойкость к действию воды. Его применяют при изготовлении деталей для морских и речных судов.

Про экструзионное производство изделий из латуни и другие направления погорим ниже.

О том, как происходит рафинирования и дегазации латуни в индукционной канальной печи, расскажет этот видеоролик:

Классификация латунных сплавов

Латунь бывает двойной либо многокомпонентной. В первом случае в состав входит только медь и цинк, повышающий твердость сплава. В роли других компонентов, улучшающих его физические, химические характеристики, выступают алюминий, железо, кремний, марганец, никель, олово, свинец и другие элементы. По этой причине необходимо заранее точно узнать состав латуни, это поможет определить способ, а также специфику пайки.

Латунь классифицируется по химическому составу:

1. Двухкомпонентная (двойная, простая). Она состоит только из меди и цинка. Процентное соотношение этих компонентов может быть различным. Эти составы маркируются буквой «Л» и числом, всегда указывающим количество меди. Например, Л90 содержит от 88 до 91% меди, на долю цинка приходится 8,8-12%. Примеси есть, но их количество минимально — около 0,2%.
2. Многокомпонентная (специальная). Эта латунь имеет большое количество ингредиентов, повышающих коррозионную стойкость сплава, его прочность, твердость. Его маркируют по-другому: к букве «Л» добавляют еще одну, означающую легирующий элемент, появляется еще одна цифра — процентное содержание легирующего металла. Например, ЛА77-2 — латунь алюминиевая, она содержит 77% меди, около 2% алюминия, а остальное — цинк. Все подобные сплавы называют в «честь» легирующего элемента: железистая, кремнистая, никелевая, марганцовистая, свинцовистая и т. д.

Латунь идет на изготовление различных изделий. По степени обработки эти сплавы делят на:

• деформируемые, из них производят болты, гайки, детали автомобилей, латунные ленты, листы, проволоку, патрубки, трубы;
• литейные (арматура, втулки, детали приборов, подшипники, штуцера гидросистемы автомобилей).

По процентному содержания цинка латуни разделяют на:

1. Красную (томпак), имеющую в составе 5-10% этого компонента. Такие сплавы идеальны для ювелирных украшений, статуэток и подобных художественных изделий.
2. Желтую, здесь процент цинка составляет 21-36%.

Причина популярности латуни — ее долговечность, надежность, устойчивость к перепадам температур, к механическим воздействиям. Поэтому детали, изготовленные из этого сплава, широко используют в системах водоснабжения, обустройстве канализации, в машино- и приборостроении. Латунные изделия имеют длительный срок службы, однако это справедливо лишь в том случае, если не нарушаются их правила эксплуатации.

Использование в строительстве и отделке

В строительных работах, если подразумевают под этим все отделочные инженерные работы, латунь тоже применяется и довольно часто. Наиболее известная область – декоративные аксессуары, поскольку материал очень красив внешне, достаточно прочен для бытового использования и ковке поддается легко. Однако у него есть и другое применение.

Трубы

Стоит сразу отметить, что в быту, в частности для водоснабжения, латунные трубы используются редко. Связано и с высокой стоимостью материала, и с меньшей стойкостью к коррозии по сравнению с изделиями из чистой меди.

Основной причиной такого выбора является необходимость добиться минимального веса водопроводной системы. Такие водоводы производят из латуни марки Л-68. Изготавливаются они методом прессования и холодной прокатки, поскольку сплав относится к двухкомпонентным, и хорошо деформируются как раз при низкой температуре.

Гораздо большее значение для народного хозяйства имеют трубы специального назначения. Качества их, а, значит, и применение определяются не только составом сплава – легирование никелем, марганцем, железом, но и методом изготовления.

Выбор оптимальных материалов

Прежде чем искать оптимальный вариант для пайки латуни, необходимо установить ее марку. Только в этом случае можно гарантировать приемлемый результат операции.

Выбор подходящего припоя

Это материал, обычно сплав, которым спаивают элементы. Главная его особенность — температура плавления, обязанная быть ниже, чем у соединяемых металлов. Типичные примеры сплава — олово со свинцом, чистое олово. Однако качество, механическая прочность такого сцепления и внешний вид очень далеки от идеала. Причины низкого качества — поры, появляющиеся в результате испарения цинка. Чтобы обеспечить надежный контакт, температура плавления материала обязана быть значительно ниже латунной, а припой должен обладать отличной адгезией с этим сплавом.

1. Для пайки латуни, содержащей большое количество меди, лучше брать составы, относящиеся к медно-цинковым припоям, так как в результате присадки цинка снижается температура плавления данных сплавов. Например, припои ПМЦ54 и ПМЦ-48 плавятся при температуре 880°, ПМЦ-36 — при 800-825°.
2. Для таких же сплавов можно пользоваться серебряными припоями — марки от ПСр12 до ПСр72. Если в латуни большее содержание цинка, то рекомендованы аналогичные припои, однако не ниже ПСр40.
3. Относительно недороги медно-фосфорные припои — МФ-1, МФ-2, МФ-3. Они пластичны, но обладают хорошей электропроводностью. Если механические и вибрационные нагрузки будут велики, то лучше приобрести припои с серебром.
4. Если необходимо гарантировать особую прочность, то выбирают твердые медные сплавы: например, универсальный L-CuP6.

Последняя марка припоя имеет диапазон температур — 710-880. Она предназначена для работы с бронзой, красной бронзой, латунью, а также медью, при монтаже труб, радиаторов, системы отопления. При использовании серебряных или фосфорных припоев надо учитывать, что латунь интенсивно растворяется, поэтому время обработки (нагрева и пайки) необходимо сократить.

Берем лист и делаем из него. все

Ещё немного о технологии. Что можно сделать из листовой меди, латуни и т.д. То, что для опытных ясно и понятно, для новичков часто откровение. Думаю меня дополнят и получится полезная подборка. Понятно, что один всего знать не может. Способы формообразования могут быть разные. Не самый простой, но очень эффективный- давление на токарном станке. Можно давить как бы обволакивая пуансон, а можно загоняя лист в матрицу. Исходя из задачи точим оправку, материал оправки дерево, пластик, металл. Не очень глубокую вытяжку меди можно вполне сделать на дереве. Глубокую и точную лучше делать на стальной полированной оправке.

Простые работы можно делать деревом твердых пород смазав его густой смазкой или мылом. Предпочтение нужно отдать древесине с не выраженными слоями бук, клен, граб. В резцедержатель зажимаем пруток с выступами-упорами для палки-давчика и работаем палкой как веслом в уключине. Более ответственные работы лучше производить роликами отвечающими формой и размером будущему изделию. Часто в качестве роликов используют шарикоподшипники подходящего диаметра, которые можно крепить и в вилку, и сбоку, и просто одев его на подходящий болт.Державка крепится на место резца, на другую сторону резцедержателя зажимаем любой подходящий пруток, резцедержатель расслабляем и давим на заготовку рычагом-прутком. Можно одновременно использовать суппорты для выбора точки приложения усилия.

Кроме того полезно иметь гладило, можно сделать несколько разных из старых напильников или надфилей. Особо хороши гладила из победита, делать их тяжело, но потом труд окупится. Прелесть победитовых в том, что они никогда не цепляют материал, ни мягкую медь, ни серебро, ни тем более латунь, даже на сухую. Стальной инструмент нужно смазывать, хорошо воском натуральным или современным модельным. Кроме формообазования победитовые гладила хороши для полирования как при вращении изделия на станке, так и просто нанося рукой зеркальные штрихи вплотную один к одному. Можно повторять движения в поперечном направлении. Тут немного опыта и все будет понятно. У вас больше не будет непрополированных мест из-за невозможности подобраться полировочным кругом. На следующих фото приведены предметы требовавшие точности и повторяемости. Оправки в этом случае были сделаны из стали, поверхность была полированной, цилиндрические с виду поверхности имеют конусность, в противном случае бывает очень проблематично снять готовую работу с оправки, это надо обязательно помнить.

Отдельно стоит остановиться на изготовлении кольцевых обойм. заготовка представляет собой кольцо, прижимаем её к оправке в виде торца толстой трубы вспомогательным цилиндром (можно из твердого дерева)и накатываем внешнюю часть заготовки на оправку. Если нужны четкие углы используем ролик из подшипника. Перед закатыванием внутренней цилиндрической поверхности фиксируем внешнюю готовую скотчем или хомутом. Скотч менее надежно, но значительно безопаснее. Вначале мягко загоняем материал в гильзу, затем консольно сидящим на оправке подшипником формируем четкий край. Рюмки сделаны из трех деталей и спаяны припоем ПОС-45. После финишной обработки -гальваническое покрытие. На следующих фото касты под круглые камни диаметром 15 мм и 40 мм.

Предварительно выкатывается цилиндрическая кастрюлька на жесткой оправке. Затем точим точную оправку из твердого дерева, одеваем кастрюльку, поджимаем задней бабкой с центром через прокладку. Начинаем роликом и заканчиваем мелкими давчиками и гладилами. Чтобы снять готовую деталь растачиваем древесину внутри детали и отделив отрезным резцом выламываем оставшийся бочонок. Были многократные попытки сделать такой бочонок из спаянной трубки, получилось только из листа. Шов не выдерживает, видимо дело в разнице твердости шва и остального металла. А еще можно накатывать шестеренки, примерно так же, как делают обычную накатку- рифленку. Для этого нужно найти стальную шестеренку не большую и с нужным зубом. Еще можно накатать зубчатую рейку.

Ювелирное литье в домашних условиях для новичков

Но как же мы будем наплавлять парафин на кольцо, когда он невероятно текуч и непредсказуем? Оказалось, все гораздо проще. В процессе мастер понял, что парафин еще долгое время остается пластичным и его возможно деформировать как пластилин. Так и вышло. Он просто слепил нужную форму кольца и продолжил. Правда пройтись паяльником бы не помешало, для того чтобы сплавить слепленые границы. Но мастер решил этого не делать. Позже на отливки это отобразится в виде брака, но не такого страшного, чтобы нельзя было носить это кольцо. Теперь нам нужно обработать слепленную модель. Мастер решил это делать на наждачной бумаге, но не помнит, была эта сороковка или шестидесятка, но точно очень грубая. И опять же неспроста. Дело в том, что крупное зерно наждачки, оставляет глубокий след на парафине и придает ему текстуру. Поэтому аккуратно пройдясь по лицевой части кольца грубой наждачкой, так и оставим получившуюся текстуру для отливки. Так как парафин в любой момент мог подвести, чистовую обработку мастер решил оставить все же для латунной отливки.

Откладываем модель в сторону и готовим основания для фиксации модели. Самое простое – сделать его из пластилина. Разминаем его и лепим полусферу, в которую в будущем будем устанавливать литники и в последующем эта сфера станет неким кармашком для плавки металла перед заливкой. Поэтому не стоит делать сферу слишком плоской. Нужно чтобы в ней поместился весь расплавленный металл. К моменту литья вы все поймете и сами увидите как это выглядит.

В качестве опоки (металлической оправки для заливки формовочной смеси), можно взять самую обыкновенную металлическую трубу, например, в сантехническом магазине должны быть отрезки подходящего размера.

Литники изготовим из 2-ух гвоздей. Откусываем кусачками лишнее и устанавливаем их в нашу пластилиновую сферу. После их установки, нам каким-то образом нужно прикрепить парафиновую модель к металлическим литникам. Для этого автор решил взять горелку и слегка нагреть гвозди, а после прислонить к ним кольцо. Горячие гвозди легко проплавят парафин и войдут в глубь модели.

И на самом деле, вышло неплохо. Когда гипс окрепнет, то можно почистить форму от наплывов, и отделить пластилин с литниками. Теперь следует наиболее ответственный момент – момент прокалки формы. В инструкции к формовочной массе, идет тех карта, где указан цикл прокалки в 15 часов. Но так как это идёт в разрез с коленочными технологиями, то справедливо будет сократить это время до 40 минут.

Это плохо и неправильно, но все же возможно. Тут главное дать плавный нагрев вначале, чтобы вода с гипса начала испаряться, а парафин начал плавно плавится и вытекать. Мастер воспользовался для этого кровельной горелкой, так как она у него была. Вы же можете обойтись бытовой горелкой, или начать можно с самой обыкновенной духовки, так будет правильнее. Только не забывайте ставить форму литниками вниз в какой-нибудь поддон, чтобы было куда стекать парафину.

Заливать металл в домашних условиях можно несколькими способами: с помощью картошки, глины, или любого другого плотного влагосодержащего материала. Но автор этот способ так и не освоил, поэтому он будет лить металл с помощью ручной центрифуги.

Выглядит она в виде стакана с четырьмя болтами (для более надежной фиксации опоки), цепочки и ручки из пвх трубы с подшипниками внутри (для продолжительного беспрепятственного кручения).

Автор сварил эту штуку сам, вы же можете обойтись, к примеру, металлической кружкой.

Греем форму до красна и готовимся к заливке латуни. В качестве исходного материала можно взять латунные сантехнические фитинги. Они отлично для этого сгодятся. Ну или если вы посмелее, можете сразу лить серебро или даже золото. В коленочных технологиях нет ограничения по металлу.