Bronza ir sakausējums uz vara bāzes. Palīgmetāli var būt niķelis, cinks, alva, alumīnijs un citi. Šajā rakstā mēs apsvērsim veidus, tehnoloģiskās īpašības, ķīmiskās vielas. bronzas sastāvs, kā arī tās izgatavošanas metodes.
Klasifikācija
1. Pēc ķīmiskā sastāva šo metālu parasti iedala divās grupās. Pirmā ir alvas bronzas. Tajos alva ir galvenais leģējošais elements. Otrais ir bez alvas. Tālāk par to runāsim sīkāk.
2. Atbilstoši bronzas tehnoloģiskajām īpatnībām ir ierasts to iedalīt deformējamā un lietuvē. Pirmie ir labi apstrādāti zem spiediena. Pēdējos izmanto formas lējumiem.
Šim metālam, salīdzinot ar misiņu, ir daudz labākas pretberzes, mehāniskās īpašības, kā arī izturība pret koroziju. Faktiski bronza ir vara un alvas (kā galvenā palīgelementa) sakausējums. Niķelis un cinks šeit nav galvenie sakausējuma elementi; šim nolūkam tiek izmantoti tādi komponenti kā alumīnijs, alva, mangāns, silīcijs, svins, dzelzs, berilijs, hroms, fosfors, magnijs, cirkonijs un citi.
Alvas bronzas: lietuve
Izdomāsim, kas ir šāds metāls. Alvas bronza (zemāk redzamajā fotoattēlā redzamas lietās detaļas) ir sakausējums, kam ir zemāka plūstamība nekā citiem veidiem. Tomēr tam ir nenozīmīga tilpuma saraušanās, kas ļauj iegūt formas bronzas lējumus. Šīs īpašības nosaka bronzas aktīvu izmantošanu antifrikcijas detaļu liešanā. Tāpat minētais sakausējums tiek izmantots tādu veidgabalu ražošanā, kas paredzēti darbībai ūdens vidē (ieskaitot jūras ūdeni) vai ūdens tvaikos, eļļās un zem augsta spiediena. Atbildīgiem nolūkiem ir arī tā saucamās nestandarta liešanas bronzas. Tos izmanto gultņu, zobratu, bukses, sūkņu detaļu, blīvgredzenu ražošanā. Šīs daļas ir paredzētas darbam ar augstu spiedienu, lielu ātrumu un zemu slodzi.
Svina bronza
Šo lietuvju alvas sakausējumu apakšsugu izmanto gultņu, blīvējumu un formas lējumu ražošanā. Šādām bronzām ir raksturīgas zemas mehāniskās īpašības, kā rezultātā gultņu un bukses izgatavošanas procesā tās vienkārši tiek uzklātas uz tērauda pamatnes ļoti plānas kārtas veidā. Sakausējumiem ar augstu alvas saturu ir augstākas mehāniskās īpašības. Tāpēc tos var izmantot bez tērauda pamatnes.
Alvas bronzas: deformējama
Ar spiedienu apstrādātos sakausējumus parasti iedala šādās grupās:alva-fosfors, alva-cinks un alva-cinks-svins. Tie ir atraduši savu pielietojumu celulozes un papīra rūpniecībā (no tiem tiek izgatavoti tīkli) un mašīnbūvē (atsperu, gultņu un mašīnu detaļu ražošanā). Turklāt šos materiālus izmanto bimetāla izstrādājumu, stieņu, lentu, sloksņu, zobratu, zobratu, bukses un blīvju ražošanā ļoti noslogotām mašīnām, instrumentu caurulēm, spiediena atsperēm. Elektrotehnikā plaši izplatīta bronza (apk alta) ir saistīta ar tās izcilajām mehāniskajām īpašībām (kopā ar augstām elektriskajām īpašībām). To izmanto strāvu nesošo atsperu, spraudsavienotāju, kontaktu ražošanā. Ķīmiskajā rūpniecībā alvas bronzu izmanto atsperu stiepļu ražošanai, precīzajā mehānikā - furnitūras, papīra rūpniecībā - skrāpjus, automobiļu un traktoru rūpniecībā - bukses un gultņus.
Šos sakausējumus var piegādāt īpaši cietā, cietā, puscietā un mīkstā (atlaidinātā) stāvoklī. Alvas bronzas parasti tiek apstrādātas auksti (velmētas vai stieptas). Karstais metāls tiek tikai nospiests. Zem spiediena bronza tiek lieliski apstrādāta gan aukstā, gan karstā veidā.
Berilija bronza
Šis ir sakausējums, kas pieder pie nokrišņu cietēšanas metālu grupas. Tam ir augstas mehāniskās, fizikālās un elastīgās īpašības. Berilija bronzai ir augsts karstumizturības līmenis, izturība pret koroziju un cikliskā izturība. Tas ir izturīgs pret zemutemperatūra, nemagnetizējas un trieciena laikā neizdala dzirksteles. Berilija bronzas sacietēšana tiek veikta 750-790 grādu temperatūrā pēc Celsija. Kob alta, dzelzs un niķeļa pievienošana palīdz palēnināt fāzu transformāciju ātrumu termiskās apstrādes laikā, kas ievērojami atvieglo novecošanas un sacietēšanas tehnoloģiju. Turklāt niķeļa pievienošana veicina pārkristalizācijas temperatūras paaugstināšanos, un mangāns var aizstāt, kaut arī ne pilnībā, dārgo beriliju. Iepriekš minētās bronzas īpašības ļauj izmantot šo sakausējumu atsperu, atsperu daļu un membrānu ražošanā pulksteņu rūpniecībā.
Vara un mangāna sakausējums
Šai bronzai ir īpašas augstas mehāniskās īpašības. To apstrādā ar spiedienu, gan aukstu, gan karstu. Šim metālam raksturīga augsta karstumizturība, kā arī izturība pret koroziju. Vara sakausējums ar mangāna piedevu ir atradis plašu pielietojumu krāšņu veidgabalos.
Silīcija bronza
Šis ir sakausējums, kas satur niķeli, retāk mangānu. Šādam metālam ir raksturīgas īpaši augstas mehāniskās, pretberzes un elastīgās īpašības. Tajā pašā laikā silīcija bronza nezaudē savu plastiskumu zemā temperatūrā. Sakausējums ir labi pielodēts, apstrādāts ar spiedienu gan augstā, gan zemā temperatūrā. Attiecīgais metāls nav magnetizēts, trieciena laikā nedzirksteļo. Tas izskaidro bronzas (silīcija) plašo izmantošanu jūras kuģu būvē pretberzes detaļu, gultņu, atsperu,restes, iztvaicētāji, sieti un vadošās bukses.
Alvas sakausējumu liešana
Šim bronzas veidam raksturīgas labas korozijas, pretberzes īpašības, kā arī augsta izturība. Tos izmanto tādu detaļu ražošanai, kuras tiek darbinātas īpaši sarežģītos apstākļos. Tajos ietilpst zobrati, vārsti, bukses, zobrati jaudīgām turbīnām un celtņiem, tārpi, kas darbojas tandēmā ar rūdīta tērauda detaļām, gultņi, kas darbojas zem augsta spiediena un trieciena slodzes.
Kā pagatavot bronzu?
Šī metāla ražošana jāveic īpašās krāsnīs, ko izmanto vara sakausējumu kausēšanai. Bronzas lādiņu var izgatavot no svaigiem metāliem vai pievienojot sekundāros atkritumus. Kausēšanas procesu parasti veic zem plūsmas vai kokogles slāņa.
Process, kurā izmanto svaigu metālu lādiņu, notiek noteiktā secībā. Pirmkārt, ļoti uzkarsētā krāsnī tiek ievietots nepieciešamais plūsmas vai ogles daudzums. Tad tur ievieto varu. Pēc gaidīšanas, līdz tas izkusīs, paaugstiniet sildīšanas temperatūru līdz 1170 grādiem. Pēc tam kausējums ir jādeoksidē, kam pievieno fosfora varu. Šo procesu var veikt divos posmos: tieši krāsnī un pēc tam kausā. Šajā gadījumā piedeva tiek ievadīta vienādās proporcijās. Tālāk kausējumam pievieno nepieciešamos leģējošus elementus, kas uzkarsēti līdz 120 grādiem. Ugunsizturīgie komponenti jāievieš ligatūru veidā. Tālāk izkausēta bronza (foto,zemāk, parāda kausēšanas procesu) maisa, līdz visas pievienotās vielas ir pilnībā izšķīdušas un uzkarsē līdz vajadzīgajai temperatūrai. Izlaižot iegūto sakausējumu no krāsns, pirms ieliešanas tas ir galīgi deoksidēts ar atlikušo (50%) fosfora vara. Tas tiek darīts, lai atbrīvotu bronzu no oksīdiem un palielinātu kausējuma plūstamību.
Kausēšana no otrreizēji pārstrādātiem materiāliem
Lai izgatavotu bronzu, izmantojot pārstrādātus metālus un atkritumus, kausēšana jāveic šādā secībā. Pirmkārt, varš tiek izkausēts un deoksidēts ar fosfora piedevām. Pēc tam kausējumam pievieno cirkulējošos materiālus. Pēc tam metāli tiek pilnībā izkausēti un atbilstošā secībā tiek ievadīti leģējošie elementi. Gadījumā, ja lādiņš sastāv no neliela daudzuma tīra vara, vispirms ir jāizkausē cirkulējošie metāli un pēc tam jāpievieno varš un leģējošie elementi. Kausēšanu veic zem plūsmas vai ogles slāņa.
Pēc maisījuma izkausēšanas un uzsildīšanas līdz vajadzīgajai temperatūrai tiek veikta maisījuma galīgā deoksidācija ar fosfora varu. Pēc tam kausējumu no augšas pārklāj ar kalcinētām oglēm vai žāvētu plūsmu. Pēdējā patēriņš ir 2-3 procenti no metāla svara. Uzkarsēto kausējumu notur 20-30 minūtes, periodiski maisa, un pēc tam no tās virsmas noņem atdalītos izdedžus. Viss, bronza ir gatava liešanai. Labākai izdedžu noņemšanai kausam var pievienot kvarca smiltis, kas to sabiezina. Lai noteiktu, vai bronza ir gatava liešanai veidnēs, speciālatehnoloģiskā pārbaude. Šāda parauga lūzumam jābūt vienmērīgam un tīram.
Alumīnija bronza
Tas ir vara un alumīnija sakausējums kā leģējošais elements. Šī metāla kušanas process būtiski atšķiras no iepriekšminētā, kas izskaidrojams ar palīgkomponenta ķīmiskajām īpašībām. Apsveriet, kā izgatavot bronzu, izmantojot alumīnija sakausējuma sastāvdaļas. Ražojot šāda veida sakausējumus, izmantojot otrreizēji pārstrādātus materiālus, deoksidācijas ar fosfora komponentiem darbība netiek izmantota. Tas ir saistīts ar faktu, ka fosforam ir zemāka afinitāte pret skābekļa molekulām nekā alumīnijam. Jāņem vērā arī tas, ka šāda veida bronza ir ļoti jutīga pret pārkaršanu, tāpēc temperatūra nedrīkst pārsniegt 1200 grādus. Pārkarsētā stāvoklī alumīnijs tiek oksidēts, un bronzas sakausējums ir piesātināts ar gāzēm. Turklāt oksīds, kas veidojas šāda veida bronzas kausēšanas laikā, netiek samazināts, pievienojot deoksidētājus, un to ir ļoti grūti noņemt no kausējuma. Oksīda plēvei ir ļoti augsts kušanas punkts, kas ievērojami samazina bronzas plūstamību un izraisa atgrūšanu. Kausēšana tiek veikta ļoti intensīvi, pie sildīšanas temperatūras augšējās robežas. Turklāt gatavo kausējumu nevajadzētu paturēt krāsnī. Kausējot alumīnija bronzu, kā pārklājuma slāni ieteicams izmantot kušņu, kas ir 50% sodas pelnu un 50% kriolīta.
Gatavo kausējumu pirms ieliešanas veidnēs attīra, ievadot tajā mangāna hlorīdu vaicinka hlorīds (0,2-0,4% no kopējās lādiņa masas). Pēc šīs procedūras sakausējums jāpatur piecas minūtes līdz pilnīgai gāzes izdalīšanās pārtraukšanai. Pēc tam maisījumu uzkarsē līdz vajadzīgajai temperatūrai un lej veidnēs.
Lai novērstu segregāciju bronzas kausējumā ar augstu svina piemaisījumu saturu (50-60%), ieteicams pievienot 2-2,3% niķeļa vara-niķeļa ligatūru veidā. Vai arī kā plūsmas ir jāizmanto sārmu metālu sulfāta sāls. Niķelis, sudrabs, mangāns, ja tie ir daļa no bronzas, jāievada kausējumā pirms alvas pievienošanas procedūras. Turklāt, lai uzlabotu iegūtā sakausējuma kvalitāti, to dažkārt modificē ar nelielām piedevām, kuru pamatā ir ugunsizturīgi metāli.
