Pronssi on kuparipohjainen seos. Apumetallit voivat olla nikkeliä, sinkkiä, tinaa, alumiinia ja muita. Tässä artikkelissa tarkastelemme tyyppejä, teknisiä ominaisuuksia, kemikaaleja. pronssin koostumus sekä sen valmistusmenetelmät.
Luokittelu
1. Kemiallisen koostumuksen mukaan tämä metalli jaetaan yleensä kahteen ryhmään. Ensimmäinen on tinapronssia. Niissä tina on tärkein seosaine. Toinen on tinaton. Puhumme tästä tarkemmin alla.
2. Pronssin teknisten ominaisuuksien mukaan se on tapana jakaa muotoutuvaan ja valimoon. Ensimmäiset käsitellään hyvin paineen alaisena. Jälkimmäisiä käytetään muotovaluihin.
Tällä metallilla on messinkiin verrattuna paljon parempi kitkanesto, mekaaniset ominaisuudet sekä korroosionkestävyys. Itse asiassa pronssi on kuparin ja tinan seos (pääasiallisena apuaineena). Nikkeli ja sinkki eivät ole tässä tärkeimpiä seosaineita, vaan tähän käytetään komponentteja, kuten alumiinia, tinaa, mangaania, piitä, lyijyä, rautaa, berylliumia, kromia, fosforia, magnesiumia, zirkoniumia ja muita.
Tinapronssit: Valimo
Otetaan selvää, mikä tällainen metalli on. Tinapronssi (alla olevassa kuvassa valetut osat) on seos, jonka juoksevuus on pienempi kuin muilla tyypeillä. Sillä on kuitenkin merkityksetön tilavuuskutistuminen, mikä mahdollistaa muotoiltujen pronssivalujen saamisen. Nämä ominaisuudet määräävät pronssin aktiivisen käytön kitkaa vähentävien osien valussa. Tarkoitettua metalliseosta käytetään myös vesipitoisessa väliaineessa (mukaan lukien merivesi) tai vesihöyryssä, öljyissä ja korkeassa paineessa toimivien liitososien valmistuksessa. Vastuullisiin tarkoituksiin löytyy myös ns. ei-standardivalupronssia. Niitä käytetään laakerien, hammaspyörien, holkkien, pumpun osien ja tiivisterenkaiden valmistukseen. Nämä osat on suunniteltu toimimaan korkeassa paineessa, suurilla nopeuksilla ja pienillä kuormilla.
Lyijypronssit
Tätä valimotinaseosten alalajia käytetään laakerien, tiivisteiden ja muotoiltujen valujen valmistuksessa. Tällaisille pronsseille on ominaista alhaiset mekaaniset ominaisuudet, minkä seurauksena laakereiden ja holkkien valmistusprosessissa ne yksinkertaisesti levitetään teräspohjalle erittäin ohuen kerroksen muodossa. Seoksilla, joissa on korkea tinapitoisuus, on korkeammat mekaaniset ominaisuudet. Siksi niitä voidaan käyttää ilman terästausta.
Tinapronssit: muotoutuvat
Painekäsitellyt seokset jaetaan yleensä seuraaviin ryhmiin:tina-fosfori, tina-sinkki ja tina-sinkki-lyijy. Niille on löydetty käyttökohde massa- ja paperiteollisuudessa (niistä tehdään verkkoja) sekä koneenrakennuksessa (jousien, laakereiden ja koneenosien valmistus). Lisäksi näitä materiaaleja käytetään bimetallituotteiden, tankojen, nauhojen, nauhojen, hammaspyörien, hammaspyörien, holkkien ja tiivisteiden valmistukseen erittäin kuormitettuihin koneisiin, instrumentointiputkiin, painejousiin. Sähkötekniikassa pronssin (muokatun) laaja käyttö johtuu sen erinomaisista mekaanisista ominaisuuksista (korkeiden sähköisten ominaisuuksien ohella). Sitä käytetään virtaa kuljettavien jousien, pistoliittimien, koskettimien valmistukseen. Kemianteollisuudessa tinapronssista valmistetaan jousilankaa, tarkkuusmekaniikassa - liittimiä, paperiteollisuudessa - kaavinta, auto- ja traktoriteollisuudessa - holkkeja ja laakereita.
Näitä seoksia voidaan toimittaa erittäin kovissa, kovissa, puolikovissa ja pehmeissä (hehkutetuissa) olomuodoissa. Tinapronssit on yleensä kylmätyöstetty (valssattu tai vedetty). Kuumaa metallia vain puristetaan. Paineen alaisena pronssi työstetään täydellisesti sekä kylmänä että kuumana.
Berylliumpronssi
Tämä on metalliseos, joka kuuluu saostuskovettuvien metallien ryhmään. Sillä on korkeat mekaaniset, fysikaaliset ja elastiset ominaisuudet. Berylliumpronssilla on korkea lämmönkestävyys, korroosionkestävyys ja syklinen lujuus. Se kestää matalaalämpötilassa, ei magnetisoidu eikä aiheuta kipinöitä iskuttaessa. Berylliumpronssien kovettuminen suoritetaan 750-790 celsiusasteen lämpötiloissa. Koboltin, raudan ja nikkelin lisääminen hidastaa faasimuutosten nopeutta lämpökäsittelyn aikana, mikä helpottaa suuresti ikääntymis- ja kovettumistekniikkaa. Lisäksi nikkelin lisääminen edistää uudelleenkiteytyslämpötilan nousua, ja mangaani voi korvata, vaikkakaan ei täysin, kalliin berylliumin. Yllä olevat pronssin ominaisuudet mahdollistavat tämän seoksen käytön jousien, jousiosien ja kalvojen valmistuksessa kelloteollisuudessa.
Kuparin ja mangaanin seos
Tällä pronssilla on erityisen korkeat mekaaniset ominaisuudet. Sitä käsitellään paineella, sekä kylmänä että kuumana. Tälle metallille on ominaista korkea lämmönkestävyys sekä korroosionkestävyys. Kupariseos, johon on lisätty mangaania, on löytänyt laajan sovelluksen uunien varusteissa.
Piipronssi
Tämä on seos, joka sisältää nikkeliä, harvemmin mangaania. Tällaiselle metallille on ominaista erittäin korkeat mekaaniset, kitkanesto- ja elastiset ominaisuudet. Samaan aikaan piipronssi ei menetä plastisuuttaan alhaisissa lämpötiloissa. Seos on hyvin juotettu, prosessoitu paineella sekä korkeissa että matalissa lämpötiloissa. Kyseinen metalli ei ole magnetoitu, ei kipinä iskuttaessa. Tämä selittää pronssin (piin) laajan käytön laivanrakennuksessa kitkaa vähentävien osien, laakerien, jousien,ritilät, höyrystimet, verkot ja ohjausholkit.
Tinattomien metalliseosten valu
Tälle pronsstyypille on tunnusomaista hyvä korroosio, kitkaa estävät ominaisuudet sekä korkea lujuus. Niitä käytetään osien valmistukseen, joita käytetään erityisen vaikeissa olosuhteissa. Näitä ovat vaihteet, venttiilit, holkit, voimakkaiden turbiinien ja nosturien vaihteet, kierteet, jotka toimivat yhdessä karkaistujen teräsosien kanssa, laakerit, jotka toimivat korkeassa paineessa ja iskukuormituksessa.
Kuinka valmistaa pronssia?
Tämän metallin valmistus on suoritettava erityisissä uuneissa, joita käytetään kupariseosten sulattamiseen. Pronssipanos voidaan valmistaa tuoreista metalleista tai lisäämällä sekundääristä jätettä. Sulatusprosessi suoritetaan yleensä juoksute- tai puuhiilikerroksen alla.
Prosessi, jossa käytetään tuoreiden metallien panosta, tapahtuu tietyssä järjestyksessä. Ensin vaadittava määrä juoksutetta tai hiiltä ladataan erittäin kuumennettuun uuniin. Sitten kupari laitetaan sinne. Odotettuasi sen sulamista nosta lämmityslämpötila 1170 asteeseen. Sen jälkeen sulate on deoksidoitava, jota varten lisätään fosforikuparia. Tämä prosessi voidaan suorittaa kahdessa vaiheessa: suoraan uunissa ja sitten kauhassa. Tässä tapauksessa lisäaine lisätään yhtä suuressa suhteessa. Seuraavaksi sulatteeseen lisätään tarvittavat seosaineet, jotka on kuumennettu 120 asteeseen. Tulenkestävät komponentit tulisi lisätä ligatuurien muodossa. Lisää sulaa pronssia (kuva,alla, osoittaa sulatusprosessin) sekoitetaan, kunnes kaikki lisätyt aineet ovat täysin liuenneet ja kuumennetaan haluttuun lämpötilaan. Kun tuloksena oleva seos vapautetaan uunista, se on ennen kaatamista lopuksi deoksidoitava lopulla (50 %) fosforikuparilla. Tämä tehdään pronssin vapauttamiseksi oksideista ja sulatteen juoksevuuden lisäämiseksi.
Sulatus kierrätysmateriaaleista
Jotta pronssia valmistetaan kierrätetyistä metalleista ja jätteistä, sulatus tulee tehdä seuraavassa järjestyksessä. Ensin kupari sulatetaan ja hapetetaan fosforin lisäaineilla. Sitten sulatteeseen lisätään kiertäviä materiaaleja. Sen jälkeen metallit sulatetaan kokonaan ja seosaineet lisätään sopivassa järjestyksessä. Siinä tapauksessa, että panos koostuu pienestä määrästä puhdasta kuparia, on ensin sulatettava kiertävät metallit ja lisättävä sitten kuparia ja seosaineita. Sulatus suoritetaan juoksute- tai puuhiilikerroksen alla.
Seoksen sulatuksen ja vaadittuun lämpötilaan kuumentamisen jälkeen suoritetaan seoksen lopullinen hapettumisenesto fosforikuparilla. Seuraavaksi sula peitetään päälle kalsinoidulla hiilellä tai kuivatulla juoksuttimella. Jälkimmäisen kulutus on 2-3 painoprosenttia metallista. Kuumennettua sulatetta pidetään 20-30 minuuttia, sekoitetaan ajoittain, minkä jälkeen erotettu kuona poistetaan sen pinn alta. Kaikki, pronssi on valmis valua varten. Parempaa kuonanpoistoa varten kauhaan voidaan lisätä kvartsihiekkaa, joka sakeuttaa sitä. Sen määrittämiseksi, onko pronssi valmis muotteihin valamista varten, erityinentekninen testi. Tällaisen näytteen murtuman on oltava tasainen ja puhdas.
Alumiinipronssi
Se on kuparin ja alumiinin seos seosaineena. Tämän metallin sulamisprosessi eroaa merkittävästi yllä olevasta, mikä selittyy apukomponentin kemiallisilla ominaisuuksilla. Harkitse pronssin valmistamista alumiiniseoskomponenteista. Tämän tyyppisen metalliseoksen valmistuksessa, jossa panoksessa käytetään kierrätysmateriaaleja, ei käytetä deoksidaatiota fosforikomponenteilla. Tämä johtuu siitä, että fosforille on ominaista alhaisempi affiniteetti happimolekyyleihin kuin alumiinille. Sinun tulee myös olla tietoinen siitä, että tämäntyyppinen pronssi on erittäin herkkä ylikuumenemiselle, joten lämpötila ei saa ylittää 1200 astetta. Tulistettuna alumiini hapettuu ja pronssiseos kyllästyy kaasuilla. Lisäksi tällaisen pronssin sulatuksessa muodostuva oksidi ei pelkisty hapettumisenestoaineita lisäämällä, ja sen poistaminen sulasta on erittäin vaikeaa. Oksidikalvolla on erittäin korkea sulamispiste, mikä vähentää merkittävästi pronssin juoksevuutta ja aiheuttaa hylkäämistä. Sulatus tapahtuu erittäin intensiivisesti, kuumennuslämpötilojen ylärajoilla. Lisäksi valmista sulatetta ei saa säilyttää uunissa. Alumiinipronssia sulatettaessa on suositeltavaa käyttää peitekerroksena juoksutetta, joka on 50 % soodaa ja 50 % kryoliittia.
Valmis sula puhdistetaan ennen muotteihin kaatamista lisäämällä siihen mangaanikloridia taisinkkikloridia (0,2-0,4 % panoksen kokonaismassasta). Tämän toimenpiteen jälkeen seosta on säilytettävä viisi minuuttia, kunnes kaasun kehittyminen lakkaa kokonaan. Sen jälkeen seos saatetaan haluttuun lämpötilaan ja kaadetaan muotteihin.
Segregaation estämiseksi pronssisulatteessa, jossa on paljon lyijyä sisältäviä epäpuhtauksia (50-60 %), on suositeltavaa lisätä 2-2,3 % nikkeliä kupari-nikkeliligatuureina. Tai juoksuteina on tarpeen käyttää alkalimetallien sulfaattisuolaa. Nikkeliä, hopeaa, mangaania, jos ne ovat osa pronssia, tulee lisätä sulatteeseen ennen tinan lisäystä. Lisäksi tuloksena olevan seoksen laadun parantamiseksi sitä muunnellaan joskus pienillä tulenkestäviä metalleja sisältävillä lisäaineilla.
