Технология производства бронзы

                                 Таблица 1.3. 

Кремнистые  бронзы

марка	химический состав			назначение
	Si	Mn	Ni
Бр.КМц 3–1	2,75–3,5	1–1,5	―	Пружины, трубы, втулки в судостроении, авиации, химической промышленности.
Бр.КН 1–3	0,6–1,1	0,1–0,4	2,4–3,4	Втулки, клапаны, болты, и др. детали для работы в морской и сточных водах.

 

                            

 

1.4. Бериллиевые бронзы

 

Бериллиевые бронзы сочетают очень высокую прочность (σ до 120 кгс/мм 2) и коррозионную стойкость с повышенной электропроводностью.

Однако эти бронзы из-за высокой стоимости бериллия используют лишь для особо ответственных в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволоки для пружин, мембран, сильфонов и контактах в электрических машинах, аппаратах и приборах.

Указанные свойства бериллиевые  бронзы после закалки и старения, т.к. растворимость бериллия  в меди уменьшается с понижением температуры.

 Выделение при старении частиц химического соединения CuBe повышает прочность и уменьшает концентрацию бериллия в растворе меди.

Таблица 1.4. 

Бериллиевые бронзы

марка	химический состав				назначение
	Be	Ni	Ti	Mg
Бр.Б2	1,8–2,1	0,2–0,5	―	―	Высокопрочные и токоведущие пружины, мембраны, сильфоны.
Бр.БНТ1,7	1,6–1,85	0,2–0,4	0,1–0,25	―
Бр.БНТ1,9	1,85–2,1	0,2–0,4	0,1–0,25	―
Бр.БНТ1,9Mr	1,85–2,1	0,2–0,4	0,1–0,25	0,07–0,13

 

 

Таким образом, бронза –  это двойные и многокомпонентные медные сплавы, в которых основными легирующими элементами являются различные металлы, кроме цинка. Различают две группы бронз: оловянные, в которых преобладающим легирующим элементом является олово, и безоловянные (специальные).

В качестве легирующих элементов  в бронзах используют олово, алюминий, никель, марганец, железо, кремний, свинец, фосфор, бериллий, хром, цирконий и другие элементы. Свойства бронз определяются содержанием в них легирующих элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Технология  производства

 

Особенность технологии производства оловянных бронз - образование SnO2 при взаимодействии олова с закисью меди. Наличие включений SnCO2 заметно снижает механические и эксплуатационные свойства оловянных бронз. Поэтому перед введением олова или оловосодержащих отходов медь раскисляют фосфором. Плавку ведут в окислительной атмосфере под слоем древесного угля или флюса (сода + древесный уголь). Вначале под слоем угля расплавляют медь и нагревают ее до 1100-1150° С. Введением фосфористой меди (9-13% Р) производят раскисление. Затем вводят цинк, олово или отходы сплава и в последнюю очередь свинец- Сплавы нагревают до 1100-1200° С, рафинируют хлористым марганцем или азотом, модифицируют и разливают в формы при 1150 - 1300° С.

Плавка сложных оловянных  бронз мало чем отличается от указанной технологии. Плавку вторичных оловянных бронз ведут под слоем флюса в окислительной атмосфере.

Алюминиевые бронзы чувствительны  к перегреву и более оловянных  склонны к поглощению газов. Поэтому плавку их ведут в окислительной атмосфере под слоем флюса, не допуская перегрева расплава выше 1200° С. Для предотвращения загрязнения расплава окисными пленами медь перед введением алюминия и других легирующих компонентов раскисляют фосфором.

Большая разница в  плотности меди и алюминия способствует расслоению их в процессе плавки. Поэтому необходимо очень тщательно перемешивать расплав перед заливкой.

Плавку алюминиевых  бронз проводят в следующей последовательности. Сначала под слоем флюса расплавляют медь и раскисляют ее фосфором (0,05-0,1%). Если сплав содержит никель, то его загружают вместе с медью. После этого в расплав вводят железо и марганец в виде соответствующих лигатур с медью. После растворения лигатур расплав вторично раскисляют фосфором (0,05%) и вводят алюминий или лигатуру медь-алюминий. По окончании растворения алюминия поверхность расплава засыпают флюсом. Недопустимо введение алюминия перед марганцем и железом. Образующиеся при этом плены делают расплав непригодным к заливке.

Перед заливкой при температуре 1100-1200°С расплав рафинируют хлористым марганцем или криолитом, количество которых берут в пределах 0,1-0,3% от массы расплава.

Алюминиевые бронзы очень  часто модифицируют ванадием, вольфрамом, бором, цирконием или титаном. Указанные присадки в виде лигатур с алюминием и медью вводят в расплав в количестве 0,05-0,15% при температуре 1200-1250° С.

Плавка бериллиевой  бронзы (Бр. Б2, Бр. БНТ) мало чем отличается от плавки оловянных бронз. Для этого  используют индукционные печи с графитовыми тиглями. Плавку ведут под покровом древесного угля. Медь перед введением бериллия и титана раскисляют фосфором. Угар бериллия составляет 5—10%.

Ввиду токсичности паров  и пыли бериллия плавку бериллиевых  бронз ведут в изолированных помещениях, оборудованных хорошей приточпо-вытяжной вентиляцией.

Для отделения неметаллических включений при разливке бериллиевых бронз используют различные фильтры.

Кремнистые бронзы плавят в электрических индукционных печах под покровом древесного угля. Медь перед введением кремния или отходов раскисляют фосфором. Для получения расплавов с малым содержанием водорода недопустим перегрев выше 1250-1300° С.

Особенность плавки свинцовых  бронз (Бр.СЗО) - сильная ликвация по плотности. Наиболее однородные расплавы удается получать при плавке в индукционных печах, обеспечивающих интенсивное перемешивание. Для предупреждения ликвации в высокосвинцовистые бронзы рекомендуется вводить 2-2,5% никеля, а охлаждение отливок вести с большими скоростями.

Бронзы изготовляются  в виде чушек. Масса каждой чушки не должна превышать 42 кг.

Форму и размеры чушек устанавливает изготовитель.

На поверхности чушек  не должно быть наплывов, переливов, шлаковых и посторонних включений.

На поверхности чушек  допускаются следы после зачистки дефектов, выпуклости, образовавшиеся от дефектов изложниц а также остатки от сгоревшей смазки, применяемой для покрытия изложниц.

Допускаются местные  включения плен на площади, не превышающей 10% поверхности чушек на глубине до 10 мм.

В изломе чушки должны быть плотными и не должны содержать  посторонних включений. Допускается рыхлота в усадочной раковине глубиной до 20 мм.

Чушки предъявляют к  приемке партиями. Партия должна состоять из чушек одной марки, одной или  нескольких плавок. Масса партии не ограничивается. Результаты приемосдаточных испытаний отражаются в документе о качестве продукции, в котором указывают:

товарный знак или  товарный знак и наименование предприятия-изготовителя;

марку бронзы;

массу партии;

номер партии;

номера плавок;

количество штабелей или поддонов чушек;

результаты анализа  химического состава каждой плавки.

Таким образом, особенность технологии производства бронз определяется их составом:

- оловянных - образование SnO2 при взаимодействии олова с закисью меди. Наличие включений SnCO2 заметно снижает механические и эксплуатационные свойства оловянных бронз.

- алюминиевые бронзы чувствительны к перегреву и более оловянных склонны к поглощению газов. Поэтому плавку их ведут в окислительной атмосфере под слоем флюса, не допуская перегрева расплава выше 1200° С.

- бериллиевой бронзы (Бр. Б2, Бр. БНТ) мало чем отличается от плавки оловянных бронз. Для этого используют индукционные печи с графитовыми тиглями.

- кремнистые бронзы плавят в электрических индукционных печах под покровом древесного угля. Медь перед введением кремния или отходов раскисляют фосфором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Контроль  качества и сфера применения

 

Проверке качества поверхности  подвергают все чушки партии.

Для контроля качества излома отбирают не менее двух чушек от плавки. Контроль качества излома и  глубины рыхлоты проводят по требованию потребителя.

Для проверки химического  состава от каждой плавки отбирают 0,5% чушек, но не менее двух.

На предприятии-изготовителе допускается отбор проб от жидкого металла. ГОСТ 17328—78 и ГОСТ 614—73

Содержание мышьяка, сурьмы, кремния и фосфора определяется по требованию потребителя.

При получении неудовлетворительных результатов испытании хотя бы по одному показателю, по нему проводят повторные испытания на удвоенной выборке, отобранной от той же плавки.

Результаты повторного испытания распространяются на всю партию.

Допускается применять  статистические методы контроля.

Отбор и подготовка проб для химического анализа - по ГОСТ 24231-80.

При отборе и подготовке проб для химического анализа  должны соблюдаться требования по безопасному ведению работ в соответствии с ГОСТ 12.1.005—88, ГОСТ 12.1.007—76, ГОСТ 12.4.013—75, ГОСТ 12.4.021—75 и правилами, утвержденными в установленном порядке.

Химический состав определяют по ГОСТ 15027.1-77— ГОСТ 15027.14-77. Допускается  определять химический состав другими методами, не уступающими по точности стандартным.

При разногласиях в оценке химического состава определение  сто проводят по ГОСТ 15027.1-77 — ГОСТ 15027.14-77.

Отбор и подготовка проб для химического  анализа по ГОСТ 24231—80.

При отборе и подготовке проб для химического анализа должны соблюдаться требования по безопасному ведению работ в соответствии с ГОСТ 12.1.005—76, ГОСТ 12.1.007—76, ГОСТ 12.4.013—85, ГОСТ 12.4.021—75 и правилами, утвержденными в установленном порядке.

Для проверки качества излома отобранные чушки наполовину надпиливают и ломают.

Проверку качества поверхности  и излома проводят визуально без  применения увеличительных средств. При необходимости может быть применен универсальный мерительный инструмент.

Чушки транспортируют в пакетах в части общих требовании ГОСТ 21399—75 и нормативно-технической документации. Пакеты должны состоять из чушек одной марки.

Пакеты скрепляют стальной упаковочной лентой по ГОСТ 3560—73 или  стальной проволокой диаметром не менее 10 мм по ГОСТ 3282—74 или другой нормативно-технической документации. Допускается применять другие средства скрепления по ГОСТ 21650—76, обеспечивающие сохранность пакета.

Транспортная маркировка пакетов—по ГОСТ 14192—77 и ГОСТ 21399—75. На боковой стороне пакета к средствам скрепления крепят металлический или деревянный ярлык материалами, обеспечивающими его сохранность.

Пакеты транспортируют транспортом всех видов в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на транспорте данного вида. Чушки безоловянной бронзы в пакетах, предназначенные для экспорта, транспортируют в крытых транспортных средствах.

Чушки хранят в условиях, обеспечивающих сохранность их качества.

 

 

Таблица 3.1.

Механические  свойства и применяемость оловянных  бронз

Марка	Способ литья	Временное сопротивление sb,  МПа (кгс/мм2)	Относительное удлинение после разрыва d5, %	Твердость по Бринеллю НВ, МПа (кгс/мм2)	Применяемость
		Не менее
БрО3Ц12С5  БрО3Ц7С5Н1  БрО4Ц7С5  БрО4Ц4С17  БРО5Ц5С5  БрО5С25  БрО6Ц6С3  БрО8Ц4  БрО10Ф1  Бр010Ц2  БрО10С10	к  п  к  п  к  п  к  п  к  п  к  п  к  п  к  п  к  п  к  п  к  п	206(21)  176,2(18)  206(21)  176.2(18)  176,2(18)  147(15)  147(15)  147(15)  176,2(18)  147(15)  137,2(14)  147 (15)  176,2(18)  147(15)  196(20)  196020)  245(25)  215,5(22)  225,5(23)  215,5(22)  196(20)  176,2(18)	5  8  5  8  4  6  12  5  4  6  6  5  4  6  10  10  3  3  10  10  6  7	588(60)  588(60)  588(60)  588(60)  588(63)  588(60)  588(60)  588(60)  588(60)  588(60)  588(60)  441(45)  588(60)  688(60)  735(75)  735(75)  882(90)  784(80)  735(75)  637(65)  735(78)  637(65)	Арматура  общего назначения  Детали,  работающие в масле,  паре и в пресной воде  Арматура, антифрикционные детали  Антифрикционные детали  Арматура,  антифрикционные      детали, вкладыши подшипников  Биметаллические подшипники скольжения  Арматура, антифрикционные   детали, вкладыши подшипников  Арматура, фасонные части трубопровода,  насосы,  работающие в морской воде  Узлы трения  арматуры, высоконагруженные детали шнековых приводов, нажимные и шпиндельные гайки, венцы червячных шестерен  Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников, детали трения и облицовки гребных валов                                     Подшипники скольжения, работающие вусловиях высоких удельных давлений