Температура плавления бронзы

Многие сегодня пытаются в домашних условиях осваивать технологии промышленного производства. При условии соблюдения последовательности определенных манипуляций и наличия необходимого оборудования удается решать порою очень сложные задачи. Так, например, можно легко плавить металлы и создавать своими руками холодное оружие или эксклюзивные украшения. Для этого необходимо знать, до какой температуры нужно разогревать металл и как это лучше всего делать. Данная статья расскажет о том, какова температура плавления бронзы, что нужно учитывать, желая подчинить себе данный металл.

Особенности описываемого металла

Что такое бронза? Это сплав, состоящий из основного компонента (меди) и дополнительного легирующего элемента. В зависимости от того, что выступает в качестве легирующей добавки, различают несколько марок описываемого материала, поэтому у каждого вида бронзы своя температура плавления. От процентного содержания дополнительных компонентов зависят физико-химические свойства бронзы. Понять, какие примеси содержатся в сплаве, помогает его маркировка.

Все бронзовые составы условно можно разделить на две большие группы:

1. Оловянные.
2. Безоловянные.

К оловянным сплавам относится разновидность бронзы, в составе которой в качестве легирующего элемента выступает олово. Этот металл прочнее меди, но он легкоплавок. Сочетание меди (80%) и олова (20%) – первый сплав, который научилось создавать человечество. При помощи него на Руси отливались церковные колокола. Металл хорошо звучал, но был хрупок. Поэтому возникла необходимость искать более совершенные сплавы.

Безоловянные сплавы не содержат в своем составе хрупкого олова. В качестве легирующих добавок в них может выступать бериллий, кремний, свинец и алюминий. В зависимости от того, какой именно из перечисленных металлов сочетается с медью, сплав обретает свои физико-химические свойства. Так, например, бериллий позволяет создавать сплавы, которые по своим прочностным характеристикам во многом превышают высококачественную сталь. Добавление кремния делает бронзу более устойчивой к механическому трению. Свинец помогает формировать высокую устойчивость к коррозии, алюминий улучшает фрикционные характеристики сплава.

Процесс плавления бронзы обязательно должен начинаться с изучения ее состава. Все оловянные марки плавятся при температуре 900–950°C, безоловянные марки плавятся при температуре 950–1080°C.

Обратите внимание! При литье учитывается еще один показатель сплава – его вязкость. У оловянной бронзы она выше, чем у латуни, поэтому при нагреве ее необходимо сильно перегреть. Потом после остывания описываемая марка дает минимальную усадку, поэтому данный вид бронзы идеально подходит для фасонной отливки.

Можно ли отливать бронзу в домашних условиях?

Многие из нас задаются вопросом, возможен ли процесс плавки описываемого сплава в домашних условиях. Воссоздать промышленное литье невозможно. Так как бронза имеет высокую температуру плавления, для работы с раскаленным металлом нужны особые условия. Можно попытаться освоить мелкое литье, позволяющее создавать украшения или маленькие поделки. Для осуществления этого процесса придется выделить отдельную комнату, а также предпринять все меры противопожарной безопасности, сделать качественную вентиляцию. Изготавливать крупные бронзовые детали можно там, где есть земляной или бетонный пол (это может быть гараж с хорошей принудительной вентиляцией).

Для работы понадобится определенное оборудование и специальный инструмент. Осуществить литье позволит только муфельная печь (наличие терморегулятора значительно упростит решение поставленной задачи). Для крупного литься придется устанавливать горн. Плавить металл можно в чугунной емкости, которая имеет форму с носиком. Он помогает аккуратно переливать расплавленный металл в форму. Такая чугунная емкость называется тигель.

Из печи тигель вынимается длинными щипцами и специальным крюком. Под рукой должна быть литейная форма. Для растопки муфельной печи лучше всего подходит древесный уголь, для горна кокс.

Процесс литья

Сам процесс литься бронзы предельно прост. Печь разогревается до определенных параметров. Напомним еще раз, что для плавки оловянных сплавов необходимо разогреть печь до температуры 900–950°C, температура плавления безоловянных сплавов на порядок выше – 950–1080°C.

Плавление любого состава бронзы должно начаться с прокалки формы для заливки в муфельной печи или в горне. Для этого печь сначала нагревается до температуры 600°C. Затем в нее погружается форма, после этого температуру в печи нужно увеличить до 900°С. Литейная форма должна провести в печи пару часов. После окончания таймера форма вынимается из печи и остужается до температуры 500°С.

Бронза помещается в чугунный лоток и отправляется прямиком в хорошо прогретую печь. После того, как сплав расплавится, металл нужно еще подержать в печи пять минут. Так он хорошо прогреется, а это значит, можно будет легко обеспечить качественное заполнение литейной формы. Из печи тигель извлекается крюком, щипцами обеспечивается процесс переливки расплавленного сплава в форму. Выливать металл важно тонкой непрерывной струйкой. Только так можно предотвратить процесс размывания формы.

Как правильно залить расплавленную бронзу в литейную форму

Залить расплавленную бронзу в литейную форму – настоящая наука. Заполнить форму больших размеров будет несложно. Жидкий сплав под действием силы притяжения и собственного веса сам равномерно распределится по емкости и вытеснит весь имеющийся воздух. С заполнением форм маленьких размеров возникнет определенная проблема. Дело в том, что воздух препятствует равномерному перераспределению сплава по всем плоскостям. Поэтому нередко плавление бронзы в домашних условиях не позволяет создавать качественные изделия.

Можно ли самостоятельно решить подобную проблему? Да, если под рукой есть центрифуга. Центробежная сила вытеснит воздух и позволит сплаву равномерно перераспределиться по всей площади формы. Действовать по такому плану необходимо очень быстро, пока бронза не успела застыть.

Вынимать заливку из формы нужно, когда сплав полностью застынет. Поверхность заготовки получится шероховатой, кое-где обязательно появятся наплывы из металла. Подобные дефекты устраняются методом механической шлифовки. Если правильно была прогрета печь, объем механической шлифовки будет минимальным.

Создание литейной формы

Учитывая то обстоятельство, что у каждого вида бронзы своя температура плавления, важно иметь под рукой форму, способную выдержать наивысшую точку нагрева описываемого сплава. Ее сложно создать собственными руками в домашних условиях, но попытаться можно, если внимательно изучить следующую инструкцию.

Сначала нужно создать формовочный ящик (литейщики называют его опокой). Его размеры в полтора раза больше размеров будущей детали. Собирается опока из не струганных досок по следующей схеме: сначала сбивается верхняя рамка (внешне она похожа на обычный ящик без дна и верха, но с двумя перекладинами посередине), потом сбивается нижняя рамка (ящик с дном).

Потом приступают к созданию формовочной земли. Она имеет особый состав: 75% мелкозернистого песка, 20% глины и 5% пыли каменного угля. Все ингредиенты соединяются между собой и тщательно перемешиваются.

Следующий этап – изготовление модели, которая поможет сформировать форму для будущего литья. Специалисты рекомендуют изготавливать ее из дерева. Дальнейший процесс воспроизводится по следующему алгоритму.

1. Модель из дерева предварительно обильно посыпается тальком, а потом аккуратно помещается в нижний ящик опоки ровно наполовину.
2. Потом он доверху заполняется уже готовой формовочной землей.
3. Вся полученная композиция обильно посыпается графитом.
4. После этого нижняя часть опоки (с дном) закрывается верхней рамкой (без дна).
5. В верхнюю рамку вставляется металлический конус, узкая часть которого должна коснуться поверхности деревянной модели. Конус позволит сформировать литник – деталь, через которую будет заливаться расплавленная бронза.
6. Верхний ящик тоже доверху заполняется формовочной землей. Наполнение тщательно утрамбовывается специальной ступкой.
7. После этого металлический конус аккуратно извлекается. При помощи острого ножа верхняя опока снимается с нижней рамки вместе с формовочной смесью. Из нее извлекается деревянная заготовка. После всех произведенных манипуляций на обеих опоках должны остаться углубления, точно копирующие геометрию одной половины деревянной модели.

Обратите внимание! Ножом можно на данном этапе поправлять слегка осыпавшиеся линии. Если часть земли прилипла к модели, ее недостаток в опоке восполняется. Излишки просто удаляются.

8. Оставляем нижнюю и верхнюю часть опоки до полного высыхания, а потом соединяем вместе таким образом, чтобы между ними не оставалась щель. Форма для литья бронзы готова.

При помощи такой формы удается создавать изделия из бронзы, не имеющие четкого рисунка и мелких деталей.

Как получить более качественное литье

Даже в домашних условиях можно произвести более качественное литье, если применить особый способ создания формы под литье. За основу берется модель, в точности напоминающую ту, что необходимо будет выплавить из бронзы. Она изготавливается из воска или парафина.

• С модели сначала снимается гипсовый слепок, состоящий из двух половинок. Части слепка соединяются между собой гипсовым раствором.
• Получившаяся форма после высыхания заполняется жидким парафином через специально оставленное отверстие.
• Когда парафин застынет, гипсовую скорлупу удаляют. Должна остаться фигура из застывшего парафина.
• Ее помещают в жаростойкую массу и формируют неразъемную форму для литья. Литейные массы сегодня продаются в строительных магазинах. Обязательно оставляется отверстие в форме для слива парафина и заливки бронзы.
• Затем неразъемную форму необходимо поместить в кипяток. Он нагреется и расплавит парафин или воск. Через специальное отверстие, предназначенное для заливки жидкого сплава (будущий литник), нужно слить расплавленный воск. После этого форма для создания более качественного литья будет готова. Изготовление формы таким способом позволяет получать бронзовое литье, имеющее более четкий контур и мелкие детали.

Воссоздать процесс плавления бронзы в домашних условиях не так уж и просто, но если задастся подобной задачей, решить ее поможет предложенная статья. Главное нужно всегда помнить о мерах предосторожности, уметь различать виды сплавов, знать, при какой температуре каждый из них плавится.

Поделись с друзьями

1

0

0

0

Температура плавления бронзы в домашних условиях

Изделия из бронзы имеют широкое распространение среди мастеров-любителей, занимающихся изготовлением различных предметов искусства, оружия и аксессуаров к нему, украшений и т. д.

Отсутствие производственной базы не является препятствием к выполнению работ, основная проблема — недостаток информации о свойствах, температуре плавления бронзы и режимах обработки сплавов меди. Большинство любителей не знает, что литье бронзовых изделий производится и в домашних условиях, главное — соблюдать технологию и обеспечить необходимые условия для протекания процесса.

Основные характеристики бронзовых сплавов

Бронза — это собирательное название сплавов меди с различными легирующими добавками. Таких добавок может быть использовано очень много:

Классификация бронзовых сплавов

• Олово.
• Алюминий.
• Свинец.
• Бериллий.
• Кремний.

Все виды бронзы имеют в составе небольшое количество цинка, свинца или фосфора. При этом сплавы меди с цинком (как полноценным компонентом) к бронзам не относятся и классифицируются как латунь. Отдельной группой являются сплавы меди и никеля (константан, мельхиор, копель, нейзильбер).

Бронзы подразделяются на:

Сплавы меди — характеристика

• оловянные. Представляют собой сплавы меди и олова в том или ином соотношении;
• безоловянные. Вместо олова присутствуют другие материалы (бериллий, алюминий и т. д.).

Оловянные виды являются наиболее распространенными. Широко известная колокольная бронза (80% меди и 20% олова). Недостатком оловянной бронзы является хрупкость.

Безоловянные составы имеют массу специфических качеств, успешно используемых для выполнения различных задач.

Распространенными видами безоловянной бронзы являются:

• Бериллиевая бронза. Имеет высокую прочность, превосходящую высококачественную сталь.
• Кремниецинковая. Устойчива к трению, обладает высокой текучестью в расплавленном состоянии, чему способствует добавление кремния.
• Свинцовая. Демонстрирует высокую стойкость к коррозии.
• Алюминиевая. Обладает устойчивостью к коррозии, имеет высокие фрикционные способности.

Легирующие добавки сплавов в бронзе

Общепринятая маркировка сплавов

Необходимо понимать, что в составе любого сплава содержится несколько добавок, придающих данной марке бронзы определенные специфические качества. Например, в составе сплава марки БрО3Ц12С5 содержатся олово, цинк и свинец.

Узнать о составе данного сплава можно из его маркировки. Буквы, присутствующие в ней, кроме первых Бр (бронза) обозначают:

Маркировка бронзы — расшифровка

• алюминий – А;
• железо – Ж;
• марганец – Мц;
• олово – О;
• сурьма – Су;
• цинк – Ц;
• никель – Н;
• фосфор – Ф;
• кремний – К;
• свинец – С;
• бериллий – Б.

Подготовка к литью бронзы в домашних условиях

Для плавления бронзы в домашних условиях необходимо иметь соответствующее оборудование и приспособления. Процесс происходит при высоких температурах, с выделением дыма и прочих продуктов горения, поэтому лучше всего работать в гараже или мастерской, выполнять все действия в квартире не рекомендуется.

Плавильная печь, использующаяся в домашних условиях — устройство

Для плавления бронзовых составов необходима высокая температура, в пределах 900–1200°, поэтому обойтись без муфельной печи или горна не получится. Понадобится оборудовать качественную вытяжную вентиляцию, напольное покрытие должно отвечать всем требованиям пожарной безопасности. Необходимо приготовить емкость для плавки (специалисты рекомендуют делать расплав в чугунной емкости с вытянутым носиком для точности литья, которая называется тигель).

Для вынимания раскаленного тигля из печи и захвата горячих отливок потребуются клещи (щипцы) и крюк. Обязательно надо позаботиться о защите от искр или брызг расплавленного металла и приготовить фартук и рукавицы из плотного и прочного материала (в идеале можно использовать костюм сварщика).

Потребуется изготовить литейную форму, для горна понадобится древесный уголь.

Особенности процесса литья

Процесс плавления бронзы происходит в следующей последовательности:

• Бронзовый лом измельчается и укладывается в тигель.
• Тигель помещается в муфельную печь, которую рекомендуется нагреть заранее.
• Расплавленный металл необходимо перегреть, для чего его выдерживают в печи на 5 минут дольше, чем надо. Это делает расплав более текучим.
• Используя крючок и щипцы, тигель извлекают из печи, незамедлительно разливают в приготовленную форму.

Форму следует подготовить, хорошенько прокалив ее в печи. Если этого не сделать, металл при начале отливки сразу же остынет и станет твердым, не заполнив всю форму целиком.

Центробежное литье

Подготовка формы производится в следующем порядке:

• Печь нагревается до 600°.
• Форма помещается в печь и прогревается до имеющейся температуры.
• Нагрев печи увеличивают до 900° и выдерживают форму в таких условиях около 3–4 часов.

Следует учитывать, что температура плавления бронзы данной марки должна быть ниже, чем величина нагрева печи. Расплав надо разогреть до более высокой температуры для получения максимальной текучести (бронза отличается высокой вязкостью в жидком состоянии), а также для получения некоторого запаса температуры для качественного изготовления отливки.

Температура обработки и технические свойства оловянных бронз

Как сделать литейную форму

Изготовление формы выполняется при помощи формовочной смеси и опоки. Смесь состоит из песка (75%), глины (20%) и каменноугольной пыли (5%). Компоненты тщательно перемешиваются до состояния однородной массы.

Опока представляет собой два неглубоких ящика, установленных друг на друга. Один, нижний, имеет дно и наполняется формовочной смесью по самый верх. Второй ящик дна не имеет, а оборудуется двумя поперечинами.

Процесс изготовления формы:

Литейная форма и ее элементы

• модель, предварительно покрытая тонким слоем талька или графитового порошка, вдавливается до половины в формовочную смесь нижнего ящика;
• затем устанавливается верхний ящик и наполняется смесью, утрамбованной так, чтобы модель была полностью и плотно облеплена ей;
• для заливки делается одно или несколько отверстий — литников;
• форма разрезается по линии стыка ящиков и разделяется пополам;
• модель извлекается, а ящики соединяются снова, пустоты от модели соединяются и образуют полость, имеющую необходимую форму.

В завершении процесса форму надо немного подсушить и можно использовать по назначению.

Заливка бронзы в литейную форму

Заливка бронзового расплава в литейную форму

Заливка расплава сама по себе не представляет сложности — металл наливают тонкой равномерной струйкой до заполнения формы целиком.

Сложности могут возникнуть при отсутствии воздушных каналов, в которые может выходить воздух. Если выходы закупорены, воздушные пробки не позволят расплаву полностью занять всю форму, и отливка будет испорчена. Проблему можно решить с помощью центрифуги, которая распределяет металл внутри формы и помогает ему преодолеть сопротивление воздушных пробок.

Как изготовить качественное литье

Чтобы получить качественное бронзовое литье, понадобится последующая механическая обработка отливки. Надо последовательно выполнить операции отделения литников, удаления облоя, механической шлифовки и полировки изделия. Получить сразу готовую отливку высокого качества в домашних условиях невозможно, поэтому надо подготовиться к выполнению доводочных процедур.

Технология художественного литья из бронзы в картинках

Видео по теме: Плавка и отливка цветных металлов (бронза)

Температура плавления бронзы – можно ли лить бронзу дома? + Видео

Бронза в зависимости от марки сплава плавится при разных температурах. При надлежащем оснащении оборудованием и соблюдении технологии ее можно отливать в домашних условиях.

1 Виды бронз и температура их плавления

Бронза – это сплав меди с дополнительным легирующим элементом. Чаще всего в качестве такого компонента выступает олово, а также алюминий, кремний, свинец, бериллий. Как правило во всех марках бронзы в очень малых количествах присутствуют такие добавки как свинец, цинк, фосфор и другие. Сплавы меди с никелем (мельхиор, копель, константан, нейзильбер) и цинком (латунь) не относят к бронзам.

От процентного содержания основных легирующих элементов и дополнительных примесей зависит цвет бронзы, ее физико-химические характеристики. Каждый отдельный сплав имеет свою маркировку. Температуры плавления бронз находятся в диапазоне 930–1140 оC.

Все сплавы бронзы условно делят на два основных типа:

• оловянные;
• безоловянные.

Первый вид – сплав меди, в котором основной легирующий элемент олово. Эта бронза – один из первых сплавов металлов, который освоил человек. Медь в нем преобладает, он тверже и прочнее меди, но более легкоплавок. Классической маркой такой бронзы, используемой издревле и по наши дни применяемой для изготовления колоколов, является так называемая колокольная бронза, в которой меди 80 %, а олова 20 % (разброс составов может достигать 3 %). Ее недостаток – повышенная хрупкость, обусловленная большим количеством олова.

Безоловянные бронзы не содержат олова. Основные виды:

• бериллиевая – самый прочный и стойкий сплав, превосходящий по основным характеристикам высококачественную сталь;
• кремниецинковая – обладает высокой механической стойкостью к трению, в расплавленном состоянии – текучестью;
• свинцовая – с повышенной стойкостью к коррозии;
• алюминиевая – высокая стойкость к коррозии и фрикционные характеристики.

Оловянные бронзы, несмотря на то, что уступают по отдельным характеристикам другим маркам, на сегодняшний день являются самыми распространенным. Для всех сплавов в маркировке сначала указывается, что это бронза (Бр), а затем следуют обозначения входящих в нее добавок, после чего идет их процентное содержание. Например: Бр ОЦСН3-7-5-1 – бронза с добавками: олова 2,5–4 %, цинка 6–9,5 %, свинца 3–6 %, никеля 0,5–2 %. Другие компоненты обозначают: А – алюминий, Б – бериллий, Ж – железо, К – кремний, Мц – марганец, Ф – фосфор. Какой сплав наиболее распространен? Это следующие марки: литейные БрО5, БрО19, БрОЦ8-4, БрОЦ10-2, БрОФ10-1 и ковкая БрОС5-25.

В зависимости от содержания в меди добавок и примесей оловянная бронза может плавиться при температурах 900–950 оC, а безоловянная – 950–1080 оC.

При литье важна такая особенность оловянных литейных бронз как большая вязкость (больше, чем у латуни), поэтому расплав перед отливкой необходимо перегреть. В то же время эти сплавы характеризуются незначительной усадкой при остывании, что позволяет делать из них фасонные отливки.

2 Можно ли плавить и отливать бронзу в домашних условиях?

Совсем в домашних условиях отливать бронзу не получится. Обращение с жидким раскаленным до 1000 оC и выше металлом требует определенных условий. Для литья мелких изделий (кольца, другие украшения и подобное) потребуется как минимум отдельная комната с хорошей вентиляцией и всеми мерами пожарной безопасности. Для плавки бронзы при изготовлении крупных деталей необходима мастерская или хотя бы гараж с земляным или бетонным полом. Хорошая вентиляция подразумевается.

Для плавки используют муфельную печь (желательно с регулятором температуры) и/или горн (для крупного литья). Понадобятся также:

• тигель – стальная или чугунная емкость, в которой плавят металл, с носиком для переливания расплавленного материала;
• щипцы;
• крюк;
• готовая литейная форма для будущего изделия;
• древесный уголь, а лучше кокс – для топки горна.

Бронзу кусками помещают в тигель, который затем устанавливают в печи или горне. После расплавления выдерживают металл в печи еще 4–5 минут для его максимального прогрева, что будет способствовать наиболее качественному заполнению бронзой формы, особенно в тонких местах. Затем тигель извлекают из горна крюком. Расплавленный сплав заливают в форму через литниковое отверстие. Струя металла должна быть тонкой, чтобы не вызвать размывание формы, но непрерывной.

Перед заливкой сплава форму требуется прокалить в горне или печи. Последнюю сначала разогревают до 550–600 оC, затем в нее помещают форму и увеличивают температуру до 900 оC. При такой температуре длительность прокаливания составляет 2–4 часа (в зависимости от массивности формы). По завершении прокаливания форму извлекают из печи и охлаждают до 500 оC.

3 Особенности заливки бронзы в форму

В формы сравнительно больших размеров расплавленный сплав затекает и распределяется в них под действием силы тяжести (собственного веса). Находящийся внутри воздух при этом хорошо вытесняется жидкой бронзой. Когда у отливки маленькие размеры, воздух не позволяет расплавленному сплаву заполнить форму по всем полостям – получить изделие хорошего качества невозможно.

Преодолеть это затруднение можно, если поместить форму с залитым металлом в центрифугу (ручную или электрическую). Центробежная сила поможет вытеснить воздух и даст возможность бронзе полностью заполнить форму. Выполнять эту операцию следует очень быстро, пока сплав находится в неостывшем расплавленном состоянии.

Когда бронза полностью остынет, форму разнимают и извлекают готовую отливку. У получаемых таким способом изделий поверхность как правило шероховатая и даже с наплывами металла там, где были литник и отводящие воздух каналы. Поэтому заготовку из бронзы необходимо подвергнуть механической и чистовой обработке.

4 Изготовление литейной формы под отливку

Литейную форму изготавливают в формовочном ящике, который называют опокой, а делают из неструганных досок (чтобы обеспечить лучший контакт стенок с формовочной землей). У опоки размеры должны быть приблизительно в 1,5 раза больше габаритов детали. Она состоит из 2-х частей:

• верхней – рамка в виде ящика без дна и верха с поперечинами (двумя или тремя) посередине;
• нижней – представляет собой ящик с дном.

Чтобы обе части прочно соединялись между собой, на нижнем ящике делают фиксаторы, а в рамке – углубления под них. Затем готовят формовочную землю: тщательно перемешивают мелкий чистый песок – 75 % от общего объема, глину – 20 % и каменноугольную пыль – 5 %. Должна получиться однородная масса.

Для изготовления формы потребуется модель будущей отливки. Ею может служить сама деталь или специальная модель, которую выполняют из дерева или какого-нибудь иного материала. Когда для формовки используют уже сработанное (поврежденное) в отдельных местах изделие, то недостающие фрагменты на нем наращивают шпатлевкой (лучше эпоксидной) до контуров такой же новой детали. Полностью затвердевшие реставрированные места необходимо обработать напильником и зачистить шкуркой.

Формовку выполняют следующим образом:

1. Формовочную землю насыпают в нижний ящик опоки до его верха, а затем слегка утрамбовывают.
2. Готовую модель припудривают тальком или порошкообразным графитом и вжимают наполовину в землю. Модель размещают так, чтобы ее выступы и иные части легко извлекались из формы, которая при этом не разрушалась бы.
3. Землю внутри ящика и модель, лежащую в ней, посыпают тальком или графитом.
4. На ящик устанавливают верхнюю часть опоки, совмещая отверстия с фиксаторами. В неответственной части отливаемой детали устанавливают коническую пробку (узкой частью к модели, а широкой кверху) для последующего формирования литника (расплавленный сплав будет заливаться в форму через него).
5. Формовочную землю с избытком насыпают в опоку и хорошо утрамбовывают.
6. Очень аккуратно извлекают пробку литника.
7. С помощью острого предмета разъединяют части формы, снимают верхнюю и вынимают из нижней модель.

У полученной формы на обеих частях должны иметься углубления, в точности отображающие геометрию детали.

В некоторых случаях приходится дополнительно подправлять форму с помощью тонкого гибкого ножа:

• формовочную землю добавляют в тех местах, где она вынулась вместе с моделью, прилипнув к последней;
• излишки земли удаляют.

У форм для длинных деталей в одном конце формируют литник, а на другом – аналогичное отверстие, но служащее для выхода из них воздуха по мере их заполнения расплавленным сплавом.

Обе половины формы должны подсохнуть. После этого их соединяют, а затем хорошо сжимают (между ними не должно остаться щели). Форма для заливки бронзы готова.

5 Нюансы получения более качественного литья

Чтобы отливать изделия с высокими точностью, качеством и любой формы, используют другую технологию создания модели и формы, более сложную. Модель для будущего литья изготавливают из парафина, воска либо иного подручного легкоплавкого материала. Потом ее заформовывают в неразъемной форме из жаростойкой массы (материала). Незначительным нагреванием либо даже погружением в кипящую воду выплавляют парафиновую модель из формы. Растаявший воск сам вытекает через подготовленное отверстие (впоследствии литник). Созданная форма готова для заливки расплавленного металла. В случае тщательного формования этот способ позволяет воспроизвести в изделии мельчайшие детали модели.

Материал, используемый для изготовления модели, должен обладать температурой плавления 50–90 ^оC и плотностью, меньшей, чем у воды, чтобы он во время выплавления модели мог беспрепятственно всплывать на поверхность. Чтобы достичь высокой точности изготовления изделия, сначала, используя оригинал, делают гипсовую форму, в которую отливают модель из воска. Этот процесс почти ничем не отличается от литья отливки из металла. Разница только в том, что при заливке гипса вместо опоки используется картонная коробка.

плавка в домашних условиях алюминиевой бронзы

Металлы и сплавы

Бронза – первый сплав, который научился изготавливать человек тысячи лет назад. С тех пор изделия из бронзы пользуются большой популярностью. В наши дни современные мастера пытаются адаптировать литейные технологии к домашним условиям, для этого необходимо знать химический состав и физические свойства бронзы, а также технические характеристики получаемых из нее сплавов, в том числе алюминиевой бронзы.

В этой статье рассказывается о таком важном показателе, как температура плавления, а также о том, как поэтапно осуществить процесс плавки и литья бронзы.

Температура плавления

Существует таблица температур плавления разных видов бронзы. Прежде чем приступить непосредственно к плавке, необходимо понять, от чего зависит температура, при которой тот или иной металл начинает плавиться или полностью переходит в жидкое состояние. Бронза на самом деле представляет собой целый ряд различных сплавов, в состав которых в качестве основного компонента входит медь, а в качестве дополнительных (легирующих) – другие элементы.

Такими легирующими веществами могут быть алюминий, бериллий, олово, кремний и так далее. Вот как раз от химического состава бронзы зависят все физические свойства металла, в том числе и температура плавления. Чтобы расплавить медный сплав, необходимо знать его химический состав, только так можно правильно определить температуру плавления в градусах Цельсия. Давайте ознакомимся с температурами плавления.

Чистого металла

Хотя чистую медь производить крайне невыгодно, поскольку ее технические свойства во многом уступают особым маркам, которые производят из этого металла в металлургической промышленности, тем не менее знать температуру плавления меди необходимо.

Почему? Дело в том, что те марки меди, которые используются в народном хозяйстве, имеют в своем составе ничтожно малое количество легирующих веществ, которые рассматривают как примеси. Таким образом, благодаря несущественности их количества, температура плавления марок меди близка к температуре плавления чистой меди и составляет примерно 1084,5 градуса Цельсия.

Как уже говорилось, температура плавления зависит от состава вещества, по этой причине температура плавления бронзы варьируется в пределах 900-1140 градусов Цельсия.

Смесей

Олово в составе бронзы снижает температуру плавления таких сплавов, она не превышает 900-950 градусов Цельсия.

Безоловянные, в том числе и алюминиевые бронзы обладают более широким диапазоном таких температур, которые зависят от химического состава медного сплава. Их температура плавления составляет 950-1080 градусов. Также необходимо учитывать, что бронза обладает большой вязкостью, поэтому ее перегревают после окончательного расплавления для обеспечения лучшей текучести расплава. Давайте рассмотрим процесс плавки и литья бронзы поэтапно.

Пошаговая инструкция

В кустарных условиях в основном изготавливают небольшие бронзовые изделия, например, элементы декора. Более сложные детали требуют высокоточного литья, технологию которого очень сложно осуществить без специально приспособленного для этих целей помещения, а также особого оборудования. В некоторых случаях приходится прибегать к доводке отливки до нужного состояния с помощью правки в домашних условиях, такой как удаление излишков расплавленного материала вручную, шлифовки и полировки изделия.

Прежде чем приступить к расплавлению металла, необходимо подготовить помещение и обзавестись необходимыми инструментами и оборудованием. Главным требованием, предъявляемым к помещению, является наличие хорошей вытяжной вентиляции, а также пол, выполненный из негорючих материалов, таких как бетон, цемент либо кирпич. При изготовлении небольших изделий эти требования соблюсти довольно просто, в противном случае придется воспользоваться гаражом.

Для того чтобы осуществить плавку бронзы в домашних условиях, необходимо приобрести специальную муфельную печь с возможностью регулирования температуры, но можно обойтись простым горном, топливом для которого послужит древесный уголь.

Подготовка инструментов

Начинающему литейщику следует приобрести либо самостоятельно изготовить следующие инструменты.

• Огнеупорный тигель из огнеупорного материала (такого как чугун или сталь) – специальный сосуд с носиком, куда кладутся куски расплавляемого металла.
• Приспособления для извлечения тигля из печи, которые сводят к минимуму риск обжечься – специальные крючки и щипцы.
• Форма для заливки расплавленного металла, которая изготавливается с помощью опоки и модели.
• Сама опока – два ящика, которые удерживают литейную форму с наполнителем из формовочной смеси.
• Костюм сварщика или просто очень плотный фартук и рукавицы, назначением которых является защита человека от летящих искр и брызг расплавленного металла.

После того как вы убедились в наличии всего вышеперечисленного, можно приступать непосредственно к плавлению бронзы.

• Разогревают печь, выставляя температуру с помощью регулятора. Температура зависит от химического состава бронзы, о чем мы говорили выше. Например, для алюминиевой бронзы такая температура будет равняться 1040-1084 градусам Цельсия.
• Далее следует обязательно прогреть форму, это делается, чтобы расплавленный металл не застыл при попадании в холодную емкость. Форму помещают в печь, когда та прогреется до температуры 600 градусов, после чего выставляют терморегулятор в положение 900 градусов. Когда температура внутри печи поднимется до 900 градусов, оставляют форму прогреваться на 3-4 часа, после чего аккуратно ее извлекают с помощью специальных приспособлений и охлаждают до 500 градусов Цельсия.
• Помещают тигель с кусками бронзы, предназначенной для плавки, внутрь разогретой до нужной температуры плавления печи и доводят до полного расплавления металла. После этого оставляют тигель перегреваться еще на 5 минут, чтобы добиться лучшей текучести металла и лучшего качества отливки.
• Достают тигель из печи или горна с помощью крюков и щипцов и приступают к заливке в форму.

Давайте рассмотрим, как правильно изготовить форму для получения изделия высокого качества. В литейных мастерских такую форму изготавливают при помощи опоки, куда засыпают смесь, состоящую из глины, песка и каменноугольного порошка. Опока состоит из двух половин, каждая из которых представляет собой ящик, куда будет засыпаться формовочная смесь.

1. Сначала берут первый ящик и начинают наполнять его смесью, насыпав ее до половины, помещают внутрь ящика модель.
2. Далее продолжают насыпать сыпучий материал, пока не заполнят ящик до самого верха. Во время работы требуется постоянно разравнивать и утрамбовывать формовочную смесь.
3. Устанавливают сверху второй ящик и продолжают насыпать смесь глины, песка и каменноугольного порошка.
4. Во втором ящике необходимо предусмотреть литники – отверстия для заливки расплавленной бронзы внутрь формы.
5. Когда оба ящика окажутся наполнены доверху, разделяют их с помощью острого предмета. Одна половина модели находится в одном ящике, другая – в другом.
6. Достают аккуратно модель, вновь соединяют оба ящика – получившаяся внутри пустота и есть форма для заливки.

Заливка в литейную форму

Расплавленный металл тонкой струйкой переливают из тигля в литейную форму, следя, чтобы струйка текла непрерывно. Если отливаемая деталь отличается сложностью очертаний, нужно использовать специальную центрифугу, которая с помощью центробежной силы поможет расплаву правильно распределиться внутри формы, полностью заполнив ее.

Как повысить качество изделия?

На самом деле, по-настоящему качественную вещь невозможно получить в домашних условиях без доводки.

Также можно улучшить качество и внешний вид, изготовив форму с помощью легкоплавкого материала. Для этого предварительно делают гипсовый слепок с модели, по которой будет изготавливаться наша деталь, этот слепок должен состоять из двух частей, которые скрепляют друг с другом. В образовавшуюся полость заливают растопленный в кипящей воде парафин или воск, а после его застывания убирают гипсовую оболочку.

Далее помещают получившуюся легкоплавкую модель в специальную литейную массу, формируя отверстия для слива парафина и залива расплавленной бронзы. После этого литейную массу помещают в кипяток, парафин тает, и его легко выливают из формы.

Образовавшаяся литейная форма обладает большей гладкостью, из нее получаются более качественные изделия, чем из формы, изготовленной обычным способом.

В следующем видео представлен процесс плавки бронзы в домашних условиях.

Литье бронзы в домашних условиях: температура, технология

Бронза – медный сплав, легированный оловом, алюминием, свинцом и другими элементами. Медь, легированная цинком – это латунь, а никелем – мельхиор. Одним из способов получения бронзовых изделий является литье. Расплавленный металл заливают в форму, где он застывает.

Классификация

Бронзовые сплавы по составу делятся на:

• Оловянные.
• Безоловянные.

Как понятно из названия, имеется в виду наличие или отсутствие в них олова. Вторые бывают алюминиевыми, кремнистыми, бериллиевыми и другими, в зависимости от главного легирующего компонента.

Добавки по-разному влияют на качество сплава:

• Олово – придает прочность, улучшает антифрикционные свойства. Большое количество олова охрупчивает металл.
• Бериллий – хорошо упрочняет материал, он сравним по свойствам со сталью.
• Свинец – улучшает коррозионную стойкость.
• Алюминий – снова стойкость к коррозии и антифрикционные качества.
• Железо – улучшает структуру и прочностные свойства.

По технологическим свойствам бронзы разделены на:

• Обрабатываемые давлением (деформируемые) – хорошо штампуются, куются.
• Литейные.

Маркировка

Принцип маркировки такой:

• Пишут буквы Бр (означает «бронза»).
• Пишут буквы, обозначающие легирующие элементы:

• Пишут цифры, обозначающие количество каждого элемента в процентах. Для деформируемых бронз цифры пишут в конце маркировки в том же порядке, что и буквы.
  Для литейных цифру пишут после каждого легирующего компонента. Например:

БрОФ10-1 – деформируемая бронза. Олова примерно 10%, а фосфора 1%, остальное – медь. Или:

БрА10Ж3 – литейная бронза, где алюминия 10%, железа 3%, остальное – медь.

Могут быть и другие примеси, но их количество незначительно.

Температура плавления

В таблице приведена температура плавления бронзы некоторых марок, а также температура заливки. Из таблицы видно, что температуры плавления и литья у материалов не совпадают. Это связано с тем, что бронза – вязкий материал. Его нужно расплавить, затем хорошо нагреть перед заливкой, чтобы достичь максимальной текучести расплава.

Можно ли отливать бронзу дома

Хорошая новость – этот металл растопить можно не только в промышленных условиях, но и в домашних. Правда «дома» – понятие относительное. Лить у себя на кухне не получится. Нужно, как минимум отдельное помещение с хорошей вентиляцией. Это для небольших вещей, например, мелкого художественного литья. Для крупных деталей понадобится гараж или ангар.

У бронзы малая усадка – менее 1%, из нее изготавливают точные отливки. Но в любом случае достичь промышленного качества литья не получится. И главное – нужно соблюдать меры предосторожности и пожарной безопасности! О них речь пойдет в конце статьи.

В качестве сырья используют бронзовый лом, можно переплавить своими руками детали сантехники. Промышленность выпускает металл в слитках.

Как сделать форму для литья

Материал для формы (оснастки) в непромышленных условиях – песчаная или глиняная смесь (литье в «землю») и гипс.

Примеры смесей для литья в «землю»:

• песок, глина, каменноугольная пыль в соотношении 75% – 20% – 5%.
• глина, шамотный кирпич, тонкие древесные опилки, соотношение 40% – 40% – 20%.

Компоненты смешивают до получения однородной консистенции.

Также может использоваться модель изделия из дерева либо другого материала. Также это может быть готовая деталь, образец.

Приспособление для подготовки песчаной оснастки – опока. Она состоит из двух ящиков без крышки, обычно деревянных. Нижний – с дном, верхний – без дна (по сути, рама). Части опоки имеют центрирующие элементы для их точного расположения относительно друг друга. Они иногда скрепляются между собой фиксаторами.

Оснастку изготавливают так:

1. Перед работой поверхность опок и образец изделия присыпают тальком.
2. В нижний ящик насыпают песчаную смесь до края и трамбуют.
3. Модель детали кладут в опоку на землю и вжимают.
4. На нижний ящик опоки кладут верхнюю раму.
5. На модель крепят усеченный конус узкой частью к изделию. Это модель литника, через него зальют расплав. Желательно, чтобы место расположения литника было самой толстой частью изделия. Нужно учитывать, что на готовой детали в месте заливки могут быть дефекты.
6. Верхнюю опоку заполняют доверху смесью. Снова трамбуют.
7. Достают из песка модель литника.
8. Острым тонким предметом разъединяют верхнюю и нижнюю половины, обозначая линию разъема. Верхнюю опоку с песчаной массой в ней снимают, изделие осторожно вынимают из песка.
9. Части формы сушат и вновь соединяют.

Линию разъема выбирают так, чтобы деталь вынималось из оснастки, не повредив ее. Кроме того, иногда в части изделия, противоположной литнику, делают «воздушник». Это такое же отверстие в оснастке, как и литник. Через него в процессе заливки воздух выходит из полости.

Заливка металла

Для того чтобы расплавлять материал понадобится:

• Плавильная муфельная печь, желательно с регулятором нагрева. Для крупных отливок нужен горн. Иногда материал плавят автогеном, паяльной лампой, газовой или бензиновой горелкой.
• Тигель – стальная, чугунная или шамотная (из огнеупорной глины) емкость для плавки, желательно с носиком.
• Щипцы и крюк для извлечения горячего тигля из печи и других манипуляций.
• Литейная форма. Как ее подготовить к работе, описано ниже.
• Флюс. Нужен для предохранения сплава от окисления воздухом. Древесный уголь, бура.
• Топливо для горна, например, тот же древесный уголь.
• Керамическая или березовая палочка для перемешивания расплава.

Технология литья

1. Куски сырья кладут в тигель и нагревают в печи до нужной температуры (на 50-100˚ Цельсия выше температуры заливки) и выдерживают 4-5 минут. Перегрев нежелателен, так как некоторые компоненты сплава могут гореть при высоких температурах. До заливки расплав несколько раз перемешивают палочкой. Плавку ведут под слоем флюса. Он изолирует металл от воздуха и не дает окисляться.
2. Тигель с жидким металлом вынимают из печи с помощью крюка и щипцов. Обязательно ложкой снимают шлак с поверхности расплава.
3. Тонкой непрерывной струей аккуратно заливают материал в полость оснастки через специальное отверстие (литник).
4. Когда металл остыл, затвердевшее изделие вынимают. Иногда плавильную форму размыкают и деталь выбивают оттуда либо разрушают оснастку, если она одноразовая.

Если деталь сложная по геометрии или очень маленькая, расплав может выдавливать не весь воздух из полости, и на детали возникают дефекты. В этом случае используют центробежное литье. Оснастку устанавливают во вращающуюся центрифугу. Под действием центробежной силы жидкий металл равномерно распределяется по полости формы. Привод центрифуги бывает ручной или электрический.

Подготовка формы

Перед работой форму прогревают. Печь греют до 500-600˚С, помещают туда оснастку и повышают температуру в печи до 900˚С. Прокаливают в течение 2-5 часов. Время зависит от размера формы. Затем ее достают и остужают до 500-600˚С. После этого можно лить металл.

Изготовление отливок высокого качества

Можно получить изделия более высокого качества, чем при литье в землю. Для этого применяют литье по выплавляемым моделям.

Оснастку изготавливают из гипса. Она одноразовая, разрушаемая. Чтобы сделать форму, нужна модель изделия из воска, парафина или другого легкоплавкого материала. Этот материал должен быть легче воды. Далее будет сказано, почему это важно.

Изготавливают восковую модель также литьем в гипсовую оснастку. Модели сложной конфигурации делают из нескольких частей. А гипсовую оснастку для модели делают по оригиналу изделия либо его модели аналогично оснастке из песка. Получается цепочка: оригинал изделия – гипсовая форма для восковой модели – модель – гипсовая форма для металла – готовое изделие.

Когда оснастка для изделия готова, восковую модель из нее выплавляют, погружая форму в горячую воду или просто нагревая. Расплавившийся воск вытекает из полости через то же отверстие, куда потом зальют металл. Именно поэтому материал модели должен быть легче воды – чтобы при выплавке в воде он поднимался на поверхность.

Ознакомиться с процессом можно по инструкции в приведенном видео.

Меры предосторожности

Чтобы лить бронзу в непромышленных условиях, нужно отдельное помещение с принудительной вентиляцией. Для мелких деталей подойдет комната, для больших нужен гараж или ангар.

Пол в мастерской делают из негорючего материала. Обязательно устанавливают рабочий огнетушитель. В мастерской запрещено хранить легковоспламеняющиеся вещества.

Работать следует в специальной одежде, в перчатках, маске и респираторе. Некоторые материалы при плавке выделяют вредные вещества. Особенно осторожным следует быть, переплавляя старинный металл, так как при нагревании он иногда выделяет мышьяк.

Плавка бронзы Бр. О4Ц4С17 — Литейный цех

Ага. В общем понял следующее, поправьте, если что не так:

1. Отливка — половина цилиндра (разрез по вертикали), внешний диаметр 300 мм, внутренний 180 мм и высота 350 мм (толщина стенки 60 мм). Масса детали соответственно 70 килограмм.

2. Поры вскрылись на внутренней поверхности цилиндра после мех.обработки, на поверхности отливки пор нет.

3. Положение отливки во время заливки — вертикальное, заливка металла непосредственно в полость под отливку сверху.

Теперь что могу сказать:

1. Это не газовые поры, а усадочные дефекты. Данный сплав имеет широкий интервал кристаллизации и высокую ликвацию свинца в расплаве (поскольку при такой концентрации он там полностью не растворяется). Соответственно сначала кристаллизуется более тугоплавкая фаза и легкоплавкая. Из-за разницы объёмов жидкой и твердой фазы образуется распределенная усадка, а не концентрированная раковина. Соответственно нужно решать эту проблему, а не с газом мучится.

По моему (правда маленькому) опыту тут есть 2 варианта решения:

1) Установка прибылей — на такую деталь проблематично поставить. Отливка равностенная и протяженная. Сбоку прибыли не поставить, только сверху.

2) после заливки подпитывать отливку после заливки. Из опыта: был случай — отливали гайку из бронзы в кокиль, масса под 2 тонны. Заливку вели сверху. Во время заливки поверхность присыпали теплоизолирующим материалом, а после того как отлили детальку, но до того как она полностью кристаллизовалась делали доливку металла, причем не в одной точке а в 3-4 по периметру, если с одной стороны, то как говорили с одной стороны металл плотный, а с другой весь в порах.

2. По поводу плавки: уголь или графит сверху нужен для создания восстановительной атмосферы. Углерод окисляется и улетает унося с собой кислород, в том числе и из расплава. Соответственно при плавке под покровом углерода лучше накрывать печь или крышкой или тиглем. У нас печи маленькие используем тигли. Можно плавить под слоем битого стекла, но тогда желательно раскислять лигатурой медь-фосфор. Можно плавить вообще без покрова, но тогда очень желательно раскислять. Лигатуру вводят по соотношению 0,05 % от массы расплава по фосфору.

3) Хочу обратить внимание на химсостав отливки. Внизу и вверху отливки содержание свинца может различаться на несколько процентов. Недавно сами плавили высокосвинцовистую бронзу — для собственных нужд поэтому состав на глазок, но когда заливали последнюю отливку последний металл был явно с большим содержанием свинца, даже цвет был серый.

Плавка безоловянных бронз | Всё о цветных металлах и сплавах (бронза, медь, латунь и др)

отсюда

Технология плавки безоловянных бронз определяется химическими особенностями основного легирующего элемента при высокой температуре, например, алюминия в алюминиевой бронзе, свинца в свинцовой бронзе, кремния в кремниевой бронзе и т.д.

Алюминиевые бронзы плавят в индукционных тигельных и канальных печах, а также в тигельных пламенных газовых печах. Повышенная склонность алюминиевых бронз к окислению при высоких температурах и к образованию твердых оксидных плен, загрязняющих расплав, а также к поглощению водорода составляет основные трудности при плавке этих бронз.

Плавку ведут в окислительной атмосфере в графито-шамотных (или карборундовых) тиглях и в печах, футерованных шамотом. При плавке в канальных печах применяют кварцитовую или глиноземистую футеровку. Однако кварцитовая футеровка способна взаимодействовать с расплавом (особенно в канале) с образованием металлизированных бронзой силикатов xSi02-уАЬОз, в результате чего происходит зарастание каналов и нарушение работы печи (изменение мощности). Для восстановления нормальной работы печи периодически производят чистку каналов.

Алюминиевые бронзы выплавляют из чистых металлов (все деформируемые и некоторые литейные сплавы), а также из чушковых бронз (ГОСТ 17328-78). Используют катодную медь различных марок (от М00 до М2) в зависимости от требований, которые предъявляются к бронзе по примесям (Sb, As, Pb, Sn и др.), алюминий марок А7, Аб, А5 и др., никель марок Н-2, Н-3, Н-4 в виде катодов или гранул, марганец марок Мр1, Мр2, Mp3. Железо вводят в виде обрезков мягкой стали и проволоки. Применяют различные лигатуры: Cu-Fe (20…30 % Fe), Cu-Mn (25…35 % Mn), Al-Fe (5…25 % Fe) и др.

В состав шихты входят возвраты, количество которых варьируется от 25 до 75%. Однако многократный переплав шихты, содержащей отходы, может привести к накоплению примесей, оксидов, газов и поэтому рекомендуется периодически освежать шихту чистыми металлами. В зависимости от состава шихты и типа плавильного агрегата применяют различную очередность операций при приготовлении сплава. Если плавят в канальных индукционных печах, то наиболее тугоплавкие компоненты (Fe, Mn, Ni и др.) рационально вводить в жидкий металл, примыкающий к каналу, гак как в этом месте печи наиболее высокая температура.

Очередность введения в жидкий металл тугоплавких компонентов определяется интенсивностью их растворения. Так, железо плохо растворяется в чистой меди, а марганец хорошо. Поэтому вначале в медь вводят марганец, а затем железо, которое в расплаве Cu-Mn растворяется лучше. Также быстрее и лучше железо растворяется в расплаве Cu-Al. Поэтому после расплавления меди и ее раскисления фосфором иногда дают в ванну печи часть алюминия (примерно 1/3- 1/5 от расчетного количества). При этом ванна разогревается благодаря экзотермическому характеру растворения алюминия в меди, и в расплав вводят железо и марганец, а затем уже остальное количество алюминия. В этом случае обоснована практика введения в печь меди в несколько приемов, в частности, примерно 1/4-1/5 части меди вводят в расплав после загрузки алюминия, когда ванна печи самопроизвольно разогревается, и медь хорошо растворяется в металле. При введении алюминия в жидкий металл подогретые куски алюминия стараются быстро погружать в глубину расплава. Если же загружать алюминий на поверхность, произойдет нежелательное повышенное окисление расплава.

Выбор очередности введения различных компонентов алюминиевых бронз диктуется также способностью некоторых из них образовывать интермегаллиды с повышенной температурой плавления, плохо растворяющиеся в расплаве. Жидкий металл при этом получается неоднородным по химическому составу, что может сказаться на

его свойствах. Опасность образования интермегаллидов в системе Cu-Al-Mn-Ni-Fe возрастает, если алюминий весь вводят в конце плавки. Поэтому предпочтительнее вводить алюминий в расплав в несколько приемов. При загрузке в медь любых количеств алюминия в расплаве не должно быть растворенного кислорода; расплав должен быть хорошо раскислен, иначе во всем объеме ванны печи возможно образование дисперсных включений AI2O3, резко повышающих вязкость расплава и затрудняющих дальнейшее ведение плавки.

При использовании в шихте отходов их обычно загружают в медь в первую очередь, расплавляют, а затем в жидкую ванну вводят предварительно подогретые чистые металлы. Из экономических соображений и с целью получения качественного расплава мелкую шихту вводят вместе с флюсами.

В настоящее время имеется большое количество рекомендуемых и опробованных в производстве составов покровов и флюсов для плавки алюминиевых бронз. При плавке в канальных и тигельных индукционных печах применяют покровы из древесного угля вместе с легкоплавкими солями (криолит, бура и др.) в соотношениях (2-3) : 1. Комбинированный покров удобен в работе, так как древесный уголь не только защищает зеркало металла от окисления, но и утепляет поверхность, что уменьшает интенсивность образования прочной твердой окисной плены, а жидкая составляющая создает более плотный защитный покров и за счет хорошего смачивания оксидных плен, образующихся в процессе расплавления шихты, очищает от них расплав.

Если опасность окисления бронзы и загрязнения ее включениями AI2O3 велика, то расплав рафинируют жидкими флюсами, состоящими из компонентов, хорошо смачивающих и усваивающих в твердом виде или растворяющих AI2O3. Такие флюсы составляют из смесей хлористых и фтористых солей щелочных металлов с добавками соединений, повышающих вязкость флюсов (кремнезем, стекло и др.). Рекомендуется большое количество разнообразных составов флюсов, например 40 % NaaAlFe; 40 % CaF2,^— 20 % NaCl. Следует отметить, что большинство рекомендуемых флюсов, содержащих фтористые и хлористые соли, обладая хорошей рафинирующей способностью по отношению к AI2O3, агрессивно по отношению к футеровке (разъедают ее, выделяя вредные летучие вещества).

Известно применение внепечного рафинирования алюминиевых бронз жидкими флюсами в ковше. В этом случае флюс плавят в от

дельном металлическом тигле, переливают его в подогретый ковш в количестве 2…3 % от массы металла и затем в этот ковш заливают готовый расплав алюминиевой бронзы из печи. Происходит хорошее перемешивание расплава и флюса и эффективное рафинирование металла от неметаллических включений. Применяют также внепеч- ное рафинирование расплавов бронз летучими хлористыми солями (МпС1₂, С₂С1б и др.). При этом небольшую навеску соли (0,1…0,3 % от массы шихты) вводят графитовым колокольчиком в расплав. Образующиеся при возгонке пузырьки летучих хлоридов AICI3 флотируют оксидные и другие включения и выносят их на поверхность в шлак. Обработка длится 10…60 с в зависимости от массы металла с последующей выдержкой расплава в течение 3…10 мин для удаления продуктов обработки.

При плавке бронз с использованием чушковой бронзы БрАЮЖЗЛ и возвратов очередность загрузки определяется стремлением к быстрому расплавлению шихты. В случае сильного загрязнения шихты плавку ведут иод флюсами. Рафинирование алюминиевых бронз проводят также продувкой азотом высокой чистоты или аргоном. Оптимальный удельный расход газов 0,05 л/(мин • кг), время продувки 5…7 мин. При продувке температура расплава алюминиевых бронз снижается примерно на 40…50 °С, поэтому необходимо перед продувкой перегреть расплав до 1220 °С.

При продувке алюминиевых бронз недопустим интенсивный барботаж расплава, что может привести к дополнительному окислению металла. Поэтому наиболее удобно вдувать газ в расплав через пористые керамические насадки, обеспечивающие многопузырьковое поступление газа в металл.

При расчете шихты алюминиевых бронз особое внимание уделяют содержанию алюминия в металле. Алюминий в основном определяет структуру и механические свойства литого металла. В стандартах на алюминиевые бронзы (ГОСТ 493-79) содержание алюминия допускается в значительных пределах, например в бронзе БрАЭЖЗЛ — от 8 до 10,5 %, т.е. можно выплавить бронзу с 8 или 10,5 % и не нарушить ГОСТ, однако свойства литого металла будут при этом существенно различаться. Если алюминий находится на нижнем пределе, то литой металл будет обладать повышенной пластичностью при умеренной прочности и, наоборот, при максимальном его содержании прочность будет высокой, но пластичность снизится. Так, при увеличении содержания алюминия в бронзе с 8 до 10,5 % (при среднем содержании других легирующих компонентов) пластичность может уменьшиться в 2 раза, а прочность возрасти в 1,5-1,7 раза. Содержание алюминия влияет и на литейные свойства: чем его больше, тем расплав более склонен к пленообразованию. Отливки с минимально допустимым содержанием алюминия обладают также более высокими коррозионными свойствами (особенно в морской воде). Поэтому в каждом конкретном случае расчет шихты но алюминию должен проводиться с учетом всех приведенных выше факторов. При производстве коррозионностойких отливок из алюминиевых бронз, содержащих, кроме алюминия, никель и железо, рекомендуется, чтобы отношение Ni : Fe было 1 : 1 или чуть больше.

Алюминиевые бронзы иногда 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 1200 °С.

Температура заливки алюминиевых бронз зависит как от состава, гак и от способов литья. Практикой установлено, что заливка алюминиевых бронз, склонных к пленообразованию, при очень низкой и высокой температуре нежелательна. При низкой температуре (перегрев над точкой ликвидуса 50…80 °С) на поверхности расплава образуется твердая малопластичная оксидная плена из AI2O3 или шпинели, которая, попадая в расплав при заливке, практически не всплывает из него. При излишне высокой температуре (перегрев над точкой ликвидуса более 150 °С) расплав становится более активным к кислороду и пленообразование усиливается. Поэтому выбирают оптимальные температуры, исходя из практики: при литье слитков температура заливки составляет 1150…1180 °С (средний перегрев над температурой ликвидуса примерно 100…140 °С), при фасонном литье

1100… 1200 °С в зависимости от толщины стенок отливки, ее массы и конфигурации.

К стандартным безоловянным бронзам относятся высокосвшщо- вые бронзы марок БрСЗО и БрСуЗНЗЦЗС20Ф (ГОСТ 493-79). Плавку высокосвинцовых бронз обязательно следует проводить в индукционных печах высокой или промышленной частоты. Свинец практически нерастворим в твердой меди и ее сплавах, а в жидкой меди образует эмульсию. Чем интенсивнее происходит перемешивание расплава после введения свинца, гем дисперснее включения свинца в эмульсии. Кроме того, свинец тяжелее меди и ликвируег по плотности. При плавке в индукционных печах из-за интенсивного неремешивания «живучесть» дисперсных включений свинца достаточна, чтобы получить расплав (эмульсию), из которого можно получать качественные отливки. Для предупреждения ликвации в свинцовые бронзы вводят 2…2,5 % Ni, а охлаждение отливок ведут с большими скоростями.

Плавку ведут в графиго-шамотных тиглях либо в набивных тиглях из кварцита под слоем древесного угля. В шихту допускается использовать отходы до 50 %.

При плавке сурьмяной бронзы в печь загружают медь и никель и после расплавления проводят раскисление фосфором в количестве 0,01.„0,05 %. Затем в расплав вводят сурьму СуО, Су1 (ГОСТ 1089-82) и цинк. После растворения цинка вводят свинец и остальное количество фосфора при интенсивном перемешивании ванны металла. При плавке сурьмяной бронзы с использованием возвратов расплавляют медь с никелем, раскисляют фосфором, затем вводят возвраты в виде крупных кусков и остальные легирующие компоненты — цинк, сурьму, свинец и фосфор.

Сурьмяные бронзы наряду с оловянными относятся к сплавам с широким интервалом кристаллизации. Они склонны к образованию рассеянной газоусадочной пористости при затвердевании. Поэтому в них не допускается повышенное содержание газов (водорода). Загружаемая шихта не должна содержать влагу. Нежелателен сильный перегрев бронз, гак как при перегреве на 200…250 °С выше температуры ликвидуса содержание водорода в жидком металле превысит предельно допустимое (0,6…0,9 см³/100 г при литье в песчаные формы и 1… 1,5 см³/100 г при литье в кокиль). В связи с этим температура перегрева рекомендуется 1150…1180 °С, а температура заливки — при 1050… 1080 °С. При необходимости сурьмяные бронзы дегазируют обработкой МпСЬ (0,1…0,2 % от массы жидкого металла) либо продувкой аргоном. При дегазации расплавы подогревают до

1200…1220 °С.

Для плавки бериллиевых бронз марок БрБ2, БрБНТ используют индукционные печи с графитовыми тиглями. Из-за токсичности пара и пыли бериллия плавку ведут в изолированных помещениях, оборудованных хорошей ириточно-вытяжной вентиляцией и фильтрами.

Для приготовления сплавов используют чистые медь, никель и отходы. Бериллий и титан вводят в расплав в виде лигатур. В целях снижения растворимости кислорода плавку меди ведут в вакууме при остаточном давлении 133…665 Па. После нагрева расплава до

1200 °С и выдержки в течение 10… 15 мин печь открывают, снимают древесный уголь и в расплав вводят фосфор. В раскисленный расплав вводят бериллий и гитан. Угар бериллия составляет 5…10%. Перед разливкой расплав перегревают до 1150…1200 °С. Для отделения оксидных плен в процессе разливки рекомендуется применять зернистые или спеченные фильтры.

Кремнистые бронзы БрКМцЗ-1 плавят в электрических индукционных печах под покровом древесного угля. Медь перед введением кремния и марганца раскисляют фосфором. Недопустим перегрев бронз выше 1250…1300 °С.

Из специальных бронз наибольшее применение в последние годы находили хромовые бронзы. Легирование меди хромом затруднено из- за малой скорости растворения его в расплаве. При плавке на воздухе на поверхности расплава возникает прочная оксидная пленка, состоящая в основном из СГ2О3, которая затрудняет получение качественных отливок. Основной способ производства хромовых бронз БрХ0,8-1,0 — плавка в вакууме, совмещенная с полунепрерывным литьем слитков. Хром вводят в расплав меди в виде лигатуры Cu-Cr (6…8 %). Плавку ведут при остаточном давлении порядка 4…133 Па с перегревом расплава до 1350… 1400 °С. Повышенный перегрев необходим для улучшения условий растворения лигатуры в меди. Разливку также проводят при относительно высокой для медных сплавов температуре (1280…1350 °С). Для получения хромовых бронз повышенной чистоты применяют электрошлаковый переплав литых заготовок.

В отдельных случаях (получение фасонных отливок) плавку хромовых бронз, а также высокоэлектропроводной меди, легированной цирконием, титаном и другими элементами, можно производить в открытых индукционных печах, однако эго сопряжено со значительными техническими трудностями и требует применения специальной технологии плавки. Прежде всего, перед введением указанных элементов требуется тщательная очистка меди от кислорода. Плавку меди в этом случае необходимо проводить под надежным покровом из углеродсодержащих материалов или солевых флюсов. Учитывая, что для хорошего растворения тугоплавких лигатур приходится перегревать медь до высоких температур (1350…1400 °С), предохранить медь от окисления очень трудно.

При плавке в индукционных печах хром вводят в перегретую до 1350 °С медь в виде мелких (~1 мм) кусочков, погружая их в расплав иод слой защитного покрова из сажи и криолита. Перед введением хрома марки Х-0 медь раскисляют фосфором (0,05 %). Удовлетворительные результаты получены при плавке сплавов меди с хромом иод покровом борно-литиевых флюсов.

С целью снижения угара хрома при введении его в медь были опробованы с положительными результатами плотные брикеты, спрессованные из порошков меди (70 %), хрома (29 %) и бора (1 %). Присутствие бора позволяет изменить состав и структуру оксидных плен, образующихся на поверхности меднохромового расплава, и облегчает их отделение от металла.

Для футеровки печей при плавке хромовых бронз рекомендуется следующий состав: 87 % боя магнезитового кирпича, 13 % элекгро- корунда, 3 % буры. Для приготовления футеровки подходит также магнезиальный цемент. По сравнению с кислой футеровкой более высокую стойкость имеет высокоглиноземистая футеровка (70 % кварцита + 30 % карборунда).

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее