Газопламенная наплавка цветных металлов

 Бронза – сплав на основе меди, не содержащий в качестве основных легирующих компонентов никеля и цинка. Характеризуется сравнительно высокой температурой плавления, металл становится жидким в диапазоне от +940°С до +1300°С. Самая тугоплавкая – оловянно-фосфорная. Из бронзовых сплавов производят сортовой, листовой и трубный прокат, детали двигателя, элементы передаточных устройств, вкладыши в запорную арматуру, фитинги, краны, сувенирные изделия, детали приборов и многое другое. Сделать литье можно в домашних условиях. Плавка бронзы производится в муфельных печах или горнах. При температуре плавления бронза становится густой, плохо растекается по форме, нужно знать некоторые хитрости, чтобы самостоятельно заниматься литьем.

Виды бронзовых сплавов и различия в температуре их плавления

Основу такого сплава, как бронза, составляет медь, а в качестве легирующих добавок выступают олово, алюминий, кремний, свинец и бериллий. В бронзе любой марки в небольших количествах содержатся и такие элементы, как фосфор, цинк и др. Кроме бронзы, современная промышленность производит и другие сплавы на основе меди – мельхиор, копель, константан и нейзильбер (основным легирующим элементом в них является никель), латунь (сплав меди с цинком).

Количество основных легирующих добавок в бронзе определяет не только ее физические и химические свойства, но и цвет.

Каждая из марок бронзы, температура плавления которых входит в интервал 930–1140°, обозначается своей маркировкой. В зависимости от своего химического состава все бронзовые сплавы делятся на:

• оловянные;
• безоловянные.

Соединять медь и олово, чтобы получить бронзу, человек научился еще с древнейших времен. Олово, которое добавляется в такой сплав, делает его тверже, если сравнивать его с чистой медью, а также снижает температуру его плавления. Одним из ярких примеров такого сплава является колокольная бронза, из которой издавна методом литья изготавливались колокола. Она содержит 80% меди и 20% олова. Самым значимым недостатком бронз данного типа, обусловленным содержанием олова, является повышенная хрупкость изделий из них.

Температура обработки и технические свойства оловянных бронз

Безоловянные бронзы, как следует из их названия, не содержат в своем составе олова. Сплавы данного типа представлены на современном рынке одной из следующих категорий бронз:

• бериллиевые – самые прочные, по многим параметрам превосходящие высококачественные стали;
• кремне-цинковые, отличающиеся особенной стойкостью к истиранию (большим достоинством бронз этой категории является и то, что в расплавленном состоянии они обладают повышенной текучестью);
• сплавы с добавлением свинца, которые отличаются повышенной устойчивостью к коррозии;
• изготовленные на основе меди и алюминия, отличительными характеристиками которых являются повышенная устойчивость к коррозии и хорошие антифрикционные свойства.

Температура плавления и другие физические свойства литейных безоловянных бронз

Хотя бронзы с добавлением олова отличаются высокой хрупкостью, как уже говорилось выше, они и сегодня являются наиболее распространенными. Для маркировки бронз любых марок вне зависимости от их химического состава используются буквы «Бр», после которых перечисляются обозначения добавок, а также их процентное содержание. В качестве примера можно расшифровать обозначение бронзы марки Бр ОЦСН3-7-5-1. В данной бронзе, которая относится к оловянному типу, содержится 2,5–4% олова, 6–9,5% цинка, 3–6% свинца, 0,5–2% никеля. В химический состав любой бронзы, как было сказано выше, могут входить и другие элементы, которые обозначаются следующими буквами:

• А – алюминий;
• Б – бериллий;
• Ж – железо;
• К – кремний;
• Мц – марганец;
• Ф – фосфор.

Химический состав и назначение распространенных марок бронз (нажмите для увеличения)

Если говорить о наиболее распространенных марках бронзы, то к ним следует отнести:

• сплавы литейного типа БрО5, БрО19, БрОЦ8-4, БрОЦ10-2, БрОФ10-1;
• ковкий бронзовый сплав БрОС5-25.

Для такой технологической операции, как литье, особенно выполняемое в домашних условиях, большое значение имеет температура, при которой можно расплавить металл. Бронзы, содержащие олово, плавятся при меньшей температуре – 900–950°, а те из них, в составе которых данного металла нет, – при температуре 950–1080°.

Бронзовые литейные сплавы при нагреве до температуры плавления имеют большую вязкость, если сравнивать их с латунью. Именно поэтому, чтобы выполнить качественное литье из таких сплавов, их необходимо перегревать. Значимым преимуществом использования литейных бронз является то, что усадка изделий из них очень незначительна. Это позволяет изготавливать из таких сплавов фасонные отливки.

Заливка формы литейной бронзой

Температура плавления бронзы

Температура плавления бронзы находится в диапазоне от 854 до 1135°С. Наибольшей температурой плавления обладает бронза АЖН11-6-6 — она плавится при температуре 1408 К (1135°С). Температура плавления этой бронзы даже выше, чем температура плавления меди, которая составляет 1084,6°С.

К бронзам с невысокой температурой плавления можно отнести: БрОЦ8-4, БрБ2, БрМЦС8-20, БрСН60-2,5 и подобные.

Температура плавления бронзы

Бронза	t, °С	Бронза	t, °С
БрА5	1056	БрОС8-12	940
БрА7	1040	БрОСН10-2-3	1000
БрА10	1040	БрОФ10-1	934
БрАЖ9-4	1040	БрОФ4-0.25	1060
БрАЖМЦ10-3-1,5	1045	БрОЦ10-2	1015
БрАЖН10-4-4	1084	БрОЦ4-3	1045
БрАЖН11-6-6	1135	БрОЦ6-6-3	967
БрАЖС7-1,5-1,5	1020	БрОЦ8-4	854
БрАМЦ9-2	1060	БрОЦС3,5-6-5	980
БрБ2	864	БрОЦС4-4-17	920
БрБ2,5	930	БрОЦС4-4-2,5	887
БрКМЦ3-1	970	БрОЦС5-5-5	955
БрКН1-3	1050	БрОЦС8-4-3	1015
БрКС3-4	1020	БрОЦС3-12-5	1000
БрКЦ4-4	1000	БрОЦСН3-7-5-1	990
БрМГ0,3	1076	БрС30	975
БрМЦ5	1007	БрСН60-2,5	885
БрМЦС8-20	885	БрСУН7-2	950
БрО10	1020	БрХ0,5	1073
БрОС10-10	925	БрЦр0,4	965
БрОС10-5	980	Кадмиевая	1040
БрОС12-7	930	Серебряная	1082
БрОС5-25	899	Сплав ХОТ	1075

Читать также: Реноватор спец бми 300к отзывы

Примечание: температуру плавления и кипения других металлов можно найти в этой таблице.

Температурные показатели, при которых плавится бронза, находятся в зависимости от ее состава. Чтобы самостоятельно производить литье изделий из этого материала, нужно оборудовать свое рабочее место всеми необходимыми приспособлениями и строго придерживаться технологических правил.

Возможно ли литье бронзы в домашних условиях

Для того чтобы выполнять литье изделий из бронзы в домашних условиях, требуется создать для этого все необходимые условия. Наиболее важными из таких условий является хорошая вентиляция в рабочем помещении, а также использование средств, обеспечивающих пожарную безопасность. Если вы собираетесь изготавливать из бронзы изделия небольшого размера, для этого будет достаточно площади небольшого помещения, если же в ваших планах изготовление габаритных отливок, то вам потребуется просторное помещение (например, гараж). Обязательное требование к таким помещениям – пол из негорючего материала.

Чтобы расплавить такой материал, как бронза, вам потребуется муфельная печь. Желательно, чтобы это устройство было оснащено регулятором температуры нагрева. Если же такой печи нет в вашем распоряжении, то для плавления бронзы в домашних условиях подойдет обычный горн.

Самодельный горн с вентилятором от старой вытяжки

Кроме печи, которая позволит расплавить металл, для литья изделий из бронзы потребуются:

• тигель – стальной или чугунный сосуд с носиком (для плавления и разливки металла по формам);
• щипцы, при помощи которых тигель извлекается из печи;
• крюк;
• литейная форма, в которую заливается расплавленный металл;
• древесный уголь, используемый в качестве топлива (если для плавления металла применяется горн).

Тигель для плавки несложно сделать из обрезка толстостенной стальной трубы

Процедура литья изделий из бронзы проходит следующим образом.

• Металл, который необходимо расплавить, измельчают и помещают в тигель.
• Тигель устанавливают в печь и разогревают ее до необходимой температуры.
• После того как металл полностью расплавился в тигле, его оставляют в печи еще 4–5 минут для прогрева. Такой прогрев необходим для того, чтобы металл приобрел максимальную текучесть и хорошо заполнял все углубления в литейной форме.
• Тигель с расплавленным металлом, используя крюк и щипцы, извлекают из печи.
• Жидкий металл через специальное литниковое отверстие заливают в форму. При этом важно следить за тем, чтобы струя заливаемого сплава была тонкой и не прерывалась.

Заливка бронзового расплава должна проводится быстро и аккуратно

Форму для литья необходимо предварительно подготовить, что заключается в ее прокаливании в печи. Для осуществления такой процедуры печь прогревают до температуры 550–600°, и только после этого в нее помещают литейную форму. Затем температуру в печи увеличивают до 900° и выдерживают форму под ее воздействием на протяжении 2–4 часов.

Чем большими габаритами обладает литейная форма, тем дольше ее необходимо выдерживать в раскаленной печи. После того как литейная форма полностью прокалена, ее надо извлечь из печи и охладить до температуры 500°, только после этого можно использовать ее для литья.

Более подробно познакомиться с правилами литья бронзы и применяемым для этих целей оборудованием позволяет видео данного процесса.

Получение

Бронзу получают путём сплавления меди и легирующих компонентов. Процесс происходит в электрических индукционных печах или в тигельных горнах. Шихта для плавки может состоять из свежих металлов, а также из отходов производства и вторичных металлов. Плавка проводится под слоем флюса или древесного угля.

В разогретую печь помещают необходимое количество угля или флюса, а затем загружают медь. После расплавления и нагрева меди до соответствующей температуры, расплав раскисляют фосфористой медью. Далее в расплав вводят подогретые легирующие элементы. В виде лигатур вводятся тугоплавкие легирующие элементы. Расплав перемешивают до растворения компонентов и нагревают до необходимой температуры. Перед разливкой расплав снова раскисляют фосфористой медью для устранения её окислов.

Бронза хорошо плавится и равномерно заполняет формы для слитков. Сплавы выпускают в виде слитков плоской и круглой формы. Слитки обрабатывают прокаткой или прессованием.

В результате получается широкий ассортимент металлопроката:

• бронзовая лента;
• бронзовая проволока;
• бронзовая труба;
• бронзовые втулки;
• бронзовый круг;
• бронзовый пруток.

Как правильно заливать металл в литейную форму

Если расплавленный металл заливают в литейные формы большого размера, то его собственного веса вполне хватает для того, чтобы вытеснить из них весь скапливающийся воздух. Если же литье выполняется в небольшие формы, то вытеснить из всех внутренних полостей таких конструкций воздух за счет массы расплавленного металла практически невозможно. Чтобы в таких случаях получить отливки высокого качества, необходимо использовать специальные технологические приемы.

Литейные формы помещают в специальные центрифуги, работающие от ручного или электрического привода. При вращении создаются центробежные силы, равномерно распределяющие расплавленный металл по всем внутренним полостям форм. Эффективной данная технология является только в том случае, если металл находится еще в жидком, а не в застывшем состоянии.

Самодельная центрифуга для литья мелких деталей

После окончания процесса литья и остывания металла отливку извлекают, используя для этого простейшие механические приспособления. Следует иметь в виду, что поверхность изделий, только что извлеченных из литейных форм, не отличается высоким качеством, поэтому их необходимо подвергнуть различным видам механической обработки.

Изготовление форм для литья

На качество изделий, полученных методом литья из бронзовых сплавов, серьезное влияние оказывает правильность изготовления литейной формы, которая и позволяет создать из расплавленного металла деталь требуемой конфигурации и с заданными геометрическими параметрами. Для изготовления литейных форм традиционно используют специальные приспособления – опоки. Опока, габариты которой должны примерно в полтора раза превышать параметры готового изделия, состоит из:

• верхней рамки;
• нижнего ящика.

Литейная форма изготавливается под конкретное изделие

Верхняя и нижняя части опоки, в которые засыпается формовочная смесь, для большей надежности могут надежно соединяться друг с другом, для чего используются специальные фиксаторы на их боковых поверхностях.

Состав наиболее часто используемой формовочной смеси включает:

• песок мелкой фракции – 75%;
• глину – 20%;
• каменноугольную пыль – 5%.

В результате смешивания данных компонентов должна получиться однородная масса.

Для изготовления литейной формы также потребуется модель, которую делают из древесины или другого мягкого материала (можно использовать в ее роли готовое изделие требуемого качества).

Самодельная форма для литья состоит из двух половинок

Изготовление самой литейной формы выполняют следующим образом.

• В нижний ящик опоки засыпают формовочную смесь и несильно ее утрамбовывают.
• В полученную утрамбованную массу помещают модель, поверхность которой необходимо предварительно покрыть тальком или порошковым графитом.
• На нижнюю часть опоки ставят верхнюю рамку и засыпают ее доверху формовочной смесью, также утрамбовывая ее. Перед засыпкой верхней половины опоки необходимо сформировать в будущей форме отверстие литника, для чего используют специальную пробку конической формы.
• После утрамбовки формовочной смеси надо разделить готовую форму на две половины – верхнюю и нижнюю, для чего можно использовать любой острый предмет.
• После извлечения из полученной литейной формы внутренние полости модели внимательно осматривают и исправляют дефекты, которые могут на них присутствовать.

Готовую форму необходимо подсушить, после чего ее можно собрать и начать использовать для литья изделий из бронзы. Более наглядно изготовление литейной формы представлено на видео ниже.

Гипсовую форму следует покрыть тонким графитовым слоем