Bronca je legura na bazi bakra. Pomoćni metali mogu biti nikal, cink, kositar, aluminij i drugi. U ovom članku razmotrit ćemo vrste, tehnološke značajke, kemijske. sastav bronce, kao i metode za njegovu proizvodnju.
Klasifikacija
1. Prema kemijskom sastavu ovaj metal se obično dijeli u dvije skupine. Prva su kositrene bronce. U njima je kositar glavni legirajući element. Drugi je bez limene ploče. O tome ćemo detaljnije govoriti u nastavku.
2. Prema tehnološkim značajkama bronce uobičajeno je dijeliti na deformabilnu i ljevaonicu. Prvi se dobro obrađuju pod pritiskom. Potonji se koriste za oblikovane odljevke.
Ovaj metal, u usporedbi s mesingom, ima mnogo bolju otpornost na trenje, mehanička svojstva, kao i otpornost na koroziju. Zapravo, bronca je legura bakra i kositra (kao glavni pomoćni element). Nikl i cink ovdje nisu glavni legirni elementi; za to se koriste komponente kao što su aluminij, kositar, mangan, silicij, olovo, željezo, berilij, krom, fosfor, magnezij, cirkonij i druge.
Limene bronce: Ljevaonica
Shvatimo što je to takav metal. Kositrena bronca (fotografija ispod prikazuje lijevane dijelove) je legura koja ima manju fluidnost od drugih vrsta. Međutim, ima neznatno volumetrijsko skupljanje, što omogućuje dobivanje oblikovanih brončanih odljevaka. Ova svojstva određuju aktivnu upotrebu bronce u lijevanju antifrikcijskih dijelova. Također, razmatrana legura se koristi u proizvodnji armatura namijenjenih za rad u vodenom mediju (uključujući morsku vodu) ili u vodenoj pari, u uljima i pod visokim tlakom. Za odgovorne namjene postoje i takozvane nestandardne bronce za lijevanje. Koriste se u proizvodnji ležajeva, zupčanika, čahure, dijelova pumpi, brtvenih prstenova. Ovi dijelovi su dizajnirani za rad pod visokim tlakom, velikim brzinama i malim opterećenjima.
olovne bronce
Ova podvrsta ljevačkih kositrenih legura koristi se u proizvodnji ležajeva, brtvi i oblikovanih odljevaka. Takve bronce karakteriziraju niska mehanička svojstva, zbog čega se u procesu proizvodnje ležajeva i čahure jednostavno nanose na čeličnu podlogu u obliku vrlo tankog sloja. Legure s visokim udjelom kositra imaju veća mehanička svojstva. Stoga se mogu koristiti bez čelične podloge.
Limene bronce: deformabilne
Legure obrađene pritiskom obično se dijele u sljedeće skupine:kositar-fosfor, kositar-cink i kositar-cink-olovo. Svoju primjenu našli su u industriji celuloze i papira (od njih se izrađuju mreže) i strojarstvu (proizvodnja opruga, ležajeva i dijelova strojeva). Osim toga, ovi se materijali koriste u proizvodnji bimetalnih proizvoda, šipki, traka, traka, zupčanika, zupčanika, čahure i brtvi za visoko opterećene strojeve, cijevi za instrumentaciju, tlačnih opruga. U elektrotehnici je raširena upotreba bronce (kovane) zbog njezinih izvrsnih mehaničkih svojstava (uz visoke električne karakteristike). Koristi se u proizvodnji strujnih opruga, utikača, kontakata. U kemijskoj industriji limene bronce koriste se za proizvodnju opružne žice, u preciznoj mehanici - okovi, u industriji papira - strugači, u automobilskoj i traktorskoj industriji - čahure i ležajevi.
Ove legure mogu se isporučiti u ekstra tvrdom, tvrdom, polutvrdom i mekom (žarenom) stanju. Limene bronce obično se obrađuju hladno (valjane ili vučene). Vrući metal se samo preša. Pod pritiskom, bronca se savršeno obrađuje i hladno i vruće.
berilijeva bronca
Ovo je legura koja pripada skupini metala koji stvrdnjavaju taloženjem. Ima visoka mehanička, fizička i elastična svojstva. Berilijeva bronca ima visoku razinu otpornosti na toplinu, otpornost na koroziju i cikličku čvrstoću. Otporan je na nisketemperature, ne magnetizira se i ne daje iskre pri udaru. Stvrdnjavanje berilijevih bronci provodi se na temperaturama od 750-790 stupnjeva Celzija. Dodatak kob alta, željeza i nikla doprinosi usporavanju faze faznih transformacija tijekom toplinske obrade, što uvelike olakšava tehnologiju starenja i stvrdnjavanja. Osim toga, dodatak nikla pridonosi povećanju temperature rekristalizacije, a mangan može zamijeniti, iako ne u potpunosti, skupi berilij. Gore navedene karakteristike bronce omogućuju korištenje ove legure u proizvodnji opruga, opružnih dijelova i membrana u industriji satova.
Legura bakra i mangana
Ova bronca ima posebna visoka mehanička svojstva. Obrađuje se pritiskom, kako hladnom tako i toplom. Ovaj metal karakterizira visoka otpornost na toplinu, kao i otpornost na koroziju. Legura bakra s dodatkom mangana našla je široku primjenu u okovima peći.
Silicijska bronca
Ovo je legura koja sadrži nikal, rjeđe mangan. Takav metal karakteriziraju ultra-visoka mehanička, antifrikciona i elastična svojstva. Istodobno, silikonska bronca ne gubi svoju plastičnost na niskim temperaturama. Legura je dobro lemljena, obrađena pritiskom na visokim i niskim temperaturama. Dotični metal nije magnetiziran, ne iskri pri udaru. To objašnjava raširenu upotrebu bronce (silicija) u pomorskoj brodogradnji u proizvodnji dijelova protiv trenja, ležajeva, opruga,rešetke, isparivači, mrežice i vodilice.
Lijevanje legura bez kositra
Ovu vrstu bronce karakteriziraju dobra korozija, svojstva protiv trenja, kao i visoka čvrstoća. Koriste se za izradu dijelova koji rade u posebno teškim uvjetima. To uključuje zupčanike, ventile, čahure, zupčanike za snažne turbine i dizalice, puževe koji rade u tandemu s dijelovima od kaljenog čelika, ležajeve koji rade pod visokim pritiskom i udarnim opterećenjima.
Kako napraviti broncu?
Proizvodnja ovog metala mora se odvijati u posebnim pećima koje se koriste za taljenje bakrenih legura. Brončano punjenje može biti izrađeno od svježih metala ili s dodatkom sekundarnog otpada. Proces taljenja se obično provodi ispod sloja fluksa ili drvenog ugljena.
Proces koji koristi punjenje svježih metala odvija se u određenom slijedu. Najprije se potrebna količina fluksa ili drvenog ugljena učitava u jako zagrijanu peć. Zatim se tamo stavlja bakar. Nakon što pričekate da se otopi, povećajte temperaturu grijanja na 1170 stupnjeva. Nakon toga, talina se mora deoksidirati, za što se dodaje fosforni bakar. Ovaj se proces može provesti u dvije faze: izravno u peći, a zatim u loncu. U ovom slučaju, aditiv se unosi u jednakim omjerima. Zatim se u taljevinu dodaju potrebni elementi za legiranje zagrijani na 120 stupnjeva. Vatrostalne komponente treba uvesti u obliku ligatura. Daljnja rastaljena bronca (fotografija,dolje, prikazuje postupak taljenja) miješa se dok se sve dodane tvari potpuno ne otope i zagrije na željenu temperaturu. Prilikom izdavanja dobivene legure iz peći, prije izlijevanja, mora se konačno deoksidirati s ostatkom (50%) fosfornog bakra. To je učinjeno kako bi se bronca oslobodila oksida i povećala fluidnost taline.
Tapljenje od recikliranih materijala
Da bi se bronca izradila korištenjem recikliranih metala i otpada, topljenje treba obaviti sljedećim redoslijedom. Najprije se bakar topi i deoksidira fosfornim aditivima. Zatim se u talinu dodaju cirkulirajući materijali. Nakon toga se metali potpuno tope, a legirajući elementi se unose odgovarajućim redoslijedom. U slučaju da se punjenje sastoji od male količine čistog bakra, potrebno je prvo rastopiti cirkulirajuće metale, a zatim dodati bakar i legirne elemente. Topljenje se vrši ispod sloja fluksa ili drvenog ugljena.
Nakon taljenja smjese i zagrijavanja na potrebnu temperaturu, provodi se konačna deoksidacija smjese fosfornim bakrom. Zatim se talina odozgo prekriva kalciniranim ugljenom ili osušenim fluksom. Potrošnja potonjeg iznosi 2-3 posto mase metala. Zagrijana talina se drži 20-30 minuta, povremeno se miješa, a zatim se odvojena troska uklanja s površine. Sve, bronca je spremna za lijevanje. Za bolje uklanjanje troske u lonac se može dodati kvarcni pijesak koji je zgušnjava. Kako bi se utvrdilo je li bronca spremna za lijevanje u kalupe, posebantehnološko ispitivanje. Prijelom takvog uzorka mora biti ujednačen i čist.
Aluminijska bronca
To je legura bakra i aluminija kao legirnog elementa. Proces taljenja ovog metala značajno se razlikuje od gore navedenog, što se objašnjava kemijskim karakteristikama pomoćne komponente. Razmislite o tome kako napraviti broncu koristeći komponente legure aluminija. U proizvodnji ove vrste legure korištenjem recikliranih materijala u punjenju ne koristi se operacija deoksidacije s fosfornim komponentama. To je zbog činjenice da fosfor karakterizira niži afinitet prema molekulama kisika nego aluminij. Također morate biti svjesni da je ova vrsta bronce vrlo osjetljiva na pregrijavanje, pa temperatura ne smije prelaziti 1200 stupnjeva. U pregrijanom stanju, aluminij se oksidira, a legura bronce je zasićena plinovima. Osim toga, oksid koji nastaje tijekom taljenja ove vrste bronce ne reducira se dodatkom deoksidatora, te ga je vrlo teško ukloniti iz taline. Oksidni film ima vrlo visoku točku taljenja, što značajno smanjuje fluidnost bronce i uzrokuje odbacivanje. Topljenje se provodi vrlo intenzivno, na gornjim granicama temperatura grijanja. Osim toga, gotova talina ne smije se zadržavati u peći. Prilikom taljenja aluminijske bronce, preporuča se koristiti fluks koji je 50% sode pepela i 50% kriolita kao pokrovni sloj.
Gotova talina se rafinira prije izlijevanja u kalupe uvođenjem mangan klorida u nju, ilicink klorid (0,2-0,4% ukupne mase punjenja). Nakon ovog postupka, leguru treba držati pet minuta do potpunog prestanka razvijanja plina. Nakon toga se smjesa dovede do željene temperature i izlije u kalupe.
Kako bi se spriječila segregacija u brončanoj talini s visokim sadržajem nečistoća olova (50-60%), preporuča se dodavanje 2-2,3% nikla u obliku bakreno-nikl ligatura. Ili, kao tokovi, potrebno je koristiti sulfatnu sol alkalnih metala. Nikl, srebro, mangan, ako su dio bronce, treba uvesti u taljevinu prije postupka dodavanja kositra. Osim toga, kako bi se poboljšala kvaliteta dobivene legure, ponekad se modificira s manjim aditivima na bazi vatrostalnih metala.
