Bron je zlitina na osnovi bakra. Pomožne kovine so lahko nikelj, cink, kositer, aluminij in druge. V tem članku bomo obravnavali vrste, tehnološke značilnosti, kemikalije. sestava brona, pa tudi metode za njegovo izdelavo.
Razvrstitev
1. Glede na kemično sestavo je ta kovina običajno razdeljena v dve skupini. Prvi so kositrni bron. V njih je kositer glavni legirni element. Drugi je brez pločevinke. O tem bomo podrobneje govorili spodaj.
2. Glede na tehnološke značilnosti brona je običajno, da ga delimo na deformabilno in livarsko. Prvi so dobro obdelani pod pritiskom. Slednji se uporabljajo za oblikovane ulitke.
Ta kovina ima v primerjavi z medenino veliko boljše lastnosti proti trenju, mehanske lastnosti in odpornost proti koroziji. Pravzaprav je bron zlitina bakra in kositra (kot glavni pomožni element). Nikelj in cink tukaj nista glavna legirna elementa; za to se uporabljajo komponente, kot so aluminij, kositer, mangan, silicij, svinec, železo, berilij, krom, fosfor, magnezij, cirkonij in druge.
Kositrna brona: Livarna
Ugotovimo, kaj je taka kovina. Kositrni bron (spodnja fotografija prikazuje lite dele) je zlitina, ki ima manjšo pretočnost kot druge vrste. Vendar pa ima nepomembno volumetrično krčenje, zaradi česar je mogoče dobiti oblikovane bronaste ulitke. Te lastnosti določajo aktivno uporabo brona pri litju antifrikcijskih delov. Tudi obravnavana zlitina se uporablja pri izdelavi armatur, namenjenih za delovanje v vodnem mediju (vključno z morsko vodo) ali v vodni pari, v olju in pod visokim tlakom. Za odgovorne namene obstajajo tudi tako imenovani nestandardni ulitki v bron. Uporabljajo se pri proizvodnji ležajev, zobnikov, puš, delov črpalk, tesnilnih obročev. Ti deli so zasnovani za delovanje pod visokim tlakom, visokimi hitrostmi in nizkimi obremenitvami.
svinčeni bron
Ta podvrsta livarskih kositrnih zlitin se uporablja pri izdelavi ležajev, tesnil in oblikovanih ulitkov. Za takšne bronce so značilne nizke mehanske lastnosti, zaradi česar se v procesu izdelave ležajev in puš preprosto nanesejo na jekleno podlago v obliki zelo tanke plasti. Zlitine z visoko vsebnostjo kositra imajo višje mehanske lastnosti. Zato jih je mogoče uporabljati brez jeklene podlage.
kositreni bron: deformabilni
Zlitine, obdelane s pritiskom, so običajno razdeljene v naslednje skupine:kositer-fosfor, kositer-cink in kositer-cink-svinec. Svojo uporabo so našli v industriji celuloze in papirja (iz njih se izdelujejo mreže) in strojništvu (proizvodnja vzmeti, ležajev in strojnih delov). Poleg tega se ti materiali uporabljajo pri izdelavi bimetalnih izdelkov, palic, trakov, trakov, zobnikov, zobnikov, puš in tesnil za visoko obremenjene stroje, cevi za instrumentacijo, tlačnih vzmeti. V elektrotehniki je široka uporaba brona (kovanega) posledica njegovih odličnih mehanskih lastnosti (skupaj z visokimi električnimi lastnostmi). Uporablja se pri izdelavi tokovnih vzmeti, vtičnih konektorjev, kontaktov. V kemični industriji se kositrni bron uporabljajo za izdelavo vzmetne žice, v precizni mehaniki - okovje, v papirni industriji - strgala, v avtomobilski in traktorski industriji - puše in ležaji.
Te zlitine je mogoče dobaviti v ekstra trdih, trdih, poltrdih in mehkih (žarenih) stanjih. Kositrni bron so običajno hladno obdelani (valjani ali vlečeni). Vroča kovina se samo stiska. Pod pritiskom je bron odlično obdelan tako hladno kot vroče.
berilijev bron
To je zlitina, ki spada v skupino padavinsko utrjevalnih kovin. Ima visoke mehanske, fizikalne in elastične lastnosti. Berilijev bron ima visoko stopnjo toplotne odpornosti, odpornosti proti koroziji in ciklične trdnosti. Je odporen na nizketemperature, se ne magnetizira in ob udarcu ne daje isker. Utrjevanje berilijevih bron se izvaja pri temperaturah 750-790 stopinj Celzija. Dodatek kob alta, železa in niklja prispeva k upočasnitvi stopnje faznih transformacij med toplotno obdelavo, kar močno olajša tehnologijo staranja in utrjevanja. Poleg tega dodatek niklja prispeva k povečanju temperature rekristalizacije, mangan pa lahko nadomesti, čeprav ne v celoti, drag berilij. Zgornje značilnosti brona omogočajo uporabo te zlitine pri izdelavi vzmeti, vzmetnih delov in membran v urarski industriji.
Zlitina bakra in mangana
Ta bron ima posebne visoke mehanske lastnosti. Obdeluje se s pritiskom, tako hladnim kot vročim. Za to kovino je značilna visoka toplotna odpornost, pa tudi odpornost proti koroziji. Zlitina bakra z dodatkom mangana je našla široko uporabo v armaturah za peči.
silicijev bron
To je zlitina, ki vsebuje nikelj, manj pogosto mangan. Za takšno kovino so značilne ultra visoke mehanske, protitorne in elastične lastnosti. Hkrati silicijev bron pri nizkih temperaturah ne izgubi svoje plastičnosti. Zlitina je dobro spajkana, obdelana s pritiskom tako pri visokih kot pri nizkih temperaturah. Zadevna kovina ni magnetizirana, pri udarcu ne iskri. To pojasnjuje široko uporabo brona (silicija) v pomorskem ladjedelništvu pri izdelavi protitornih delov, ležajev, vzmeti,rešetke, uparjalniki, mrežice in vodilne puše.
Ulivanje zlitin brez kositra
Za to vrsto brona so značilne dobre korozivne, protitorne lastnosti in visoka trdnost. Uporabljajo se za izdelavo delov, ki delujejo v posebej težkih pogojih. Sem spadajo zobniki, ventili, puše, zobniki za močne turbine in žerjave, polži, ki delujejo v tandemu s kaljenimi jeklenimi deli, ležaji, ki delujejo pod visokim pritiskom in udarnimi obremenitvami.
Kako narediti bron?
Proizvodnja te kovine mora potekati v posebnih pečeh, ki se uporabljajo za taljenje bakrovih zlitin. Bronasti naboj je lahko izdelan iz svežih kovin ali z dodatkom sekundarnih odpadkov. Postopek taljenja običajno poteka pod plastjo fluksa ali oglja.
Proces z uporabo polnjenja svežih kovin poteka v določenem zaporedju. Najprej se zahtevana količina fluksa ali oglja naloži v močno segreto peč. Nato je tam nameščen baker. Ko počakate, da se stopi, povečajte temperaturo ogrevanja na 1170 stopinj. Po tem je treba talino deoksidirati, za kar je dodan fosforjev baker. Ta postopek se lahko izvede v dveh fazah: neposredno v peči in nato v zajemalki. V tem primeru se dodatek vnese v enakih razmerjih. Nato se talini dodajo potrebni legirni elementi, segreti na 120 stopinj. Ognjevzdržne komponente je treba uvesti v obliki ligatur. Nadalje staljen bron (fotografija,spodaj je prikazan postopek taljenja) mešamo, dokler se vse dodane snovi popolnoma ne raztopijo in segrejemo na želeno temperaturo. Pri izdajanju nastale zlitine iz peči jo je treba pred vlivanjem dokončno deoksidirati s preostankom (50%) fosforjevega bakra. To se naredi, da se bron sprosti iz oksidov in poveča pretočnost taline.
Taljenje iz recikliranih materialov
Za izdelavo brona iz recikliranih kovin in odpadkov je treba taljenje opraviti v naslednjem vrstnem redu. Najprej se baker tali in deoksidira s fosforjevimi dodatki. Nato se talini dodajo krožni materiali. Po tem se kovine popolnoma stopijo in legirni elementi se vnesejo v ustreznem zaporedju. V primeru, da je naboj sestavljen iz majhne količine čistega bakra, je treba najprej stopiti krožeče kovine, nato pa dodati baker in legirne elemente. Taljenje poteka pod plastjo fluksa ali oglja.
Po taljenju zmesi in segrevanju na zahtevano temperaturo se izvede končna deoksidacija zmesi s fosforjevim bakrom. Nato talino na vrhu prekrijemo s žganim premogom ali posušenim fluksom. Poraba slednjega je 2-3 odstotke teže kovine. Segreto talino hranimo 20-30 minut, občasno mešamo, nato pa izločeno žlindro odstranimo z njene površine. Vse, bron je pripravljen za vlivanje. Za boljše odstranjevanje žlindre lahko v zajemalko dodamo kremenčev pesek, ki ga zgosti. Da bi ugotovili, ali je bron pripravljen za vlivanje v kalupe, posebentehnološki preizkus. Zlom takega vzorca mora biti enoten in čist.
aluminij bron
Je zlitina bakra in aluminija kot legirnega elementa. Postopek taljenja te kovine se bistveno razlikuje od zgoraj navedenega, kar je razloženo s kemičnimi lastnostmi pomožne komponente. Razmislite o tem, kako narediti bron s komponentami iz zlitine aluminija. Pri izdelavi te vrste zlitin z uporabo recikliranih materialov v polnjenju se operacija deoksidacije s fosforjevimi komponentami ne uporablja. To je posledica dejstva, da je za fosfor značilna manjša afiniteta za molekule kisika kot za aluminij. Zavedati se morate tudi, da je ta vrsta brona zelo občutljiva na pregrevanje, zato temperatura ne sme preseči 1200 stopinj. V pregretem stanju se aluminij oksidira, bronasta zlitina pa je nasičena s plini. Poleg tega se oksid, ki nastane pri taljenju tovrstnega brona, ne reducira z dodatkom deoksidantov in ga je zelo težko odstraniti iz taline. Oksidni film ima zelo visoko tališče, kar znatno zmanjša pretočnost brona in povzroči zavrnitev. Taljenje poteka zelo intenzivno, pri zgornjih mejah temperatur ogrevanja. Poleg tega se končna talina ne sme zadrževati v peči. Pri taljenju aluminijastega brona priporočamo uporabo fluksa, ki je 50 % natrijevega pepela in 50 % kriolita kot pokrivni sloj.
Končano talino pred vlivanjem v kalupe rafiniramo z vnosom manganovega klorida, oz.cinkov klorid (0,2-0,4% celotne mase polnjenja). Po tem postopku je treba zlitino hraniti pet minut do popolnega prenehanja nastajanja plina. Po tem zmes segrejemo na zahtevano temperaturo in vlijemo v kalupe.
Za preprečitev segregacije v bronasti talini z visoko vsebnostjo svinčevih nečistoč (50-60%) je priporočljivo dodati 2-2,3% niklja v obliki bakreno-nikljevih ligatur. Ali pa je kot tokove potrebno uporabiti sulfatno sol alkalijskih kovin. Nikelj, srebro, mangan, če so del brona, je treba vnesti v talino pred postopkom dodajanja kositra. Poleg tega je za izboljšanje kakovosti nastale zlitine včasih modificirana z manjšimi dodatki na osnovi ognjevzdržnih kovin.
