Производство отливок из медных сплавов

Медь – металл розово-красного цвета, очень ковкий и тягучий (плотность 8,94 г/см3, для сплавов 7,5–10,7 г/см3; температура плавления 1083 °С, кипения 2360 °С; усадка линейная 1,44 – 2,5 %; усадка объемная 6,4 %). Широкое применение меди обусловлено высокой электрои теплопроводностью, химической устойчивостью и другими ценными качествами. Чистую медь используют в основном для изготовления листов, труб, профилей, прутков и проволоки методами пластической деформации.

Классификация медных сплавов. Для изготовления отливок используются три группы медных сплавов: оловянные бронзы, безоловянные бронзы и латуни. Механические свойства литейных бронз регламентирует ГОСТ 613-79. Оловянные бронзы широко применяются для изготовления арматуры, подшипников, шестерен, втулок, работающих в условиях истирания, повышенного давления воды и водяного пара. Оловянные бронзы обладают хорошими литейными свойствами, что позволяет получать при литье в землю сложные по конфигурации отливки. Характерная особенность этой группы сплавов – большой интервал между температурами ликвидуса и солидуса (150–200 °С), что обусловливает образование в отливках рассеянной усадочной пористости. Бронзы с высоким содержанием олова (Бр.010; Бр.0Ц 10-2; Бр.0Ф 10-1) ввиду его высокой стоимости и дефицитности применяют для отливок ответственного назначения. Вредными примесями являются алюминий и кремний. Сотые доли процентов этих элементов снижают механические свойства бронз и способствуют усилению поглощения водорода при плавке. С увеличением содержания олова прочностные свойства возрастают. Легирование бронз цинком повышает литейные свойства, свинец улучшает антифрикционные свойства, фосфор повышает износостойкость и улучшает жидкотекучесть.

Безоловянистые бронзы используются как заменители оловянных. По механическим, коррозионным и антифрикционным свойствам они превосходят оловянные. Среди сплавов этой группы широко применяют алюминиевые бронзы, они используются для изготовления гребных винтов крупных судов, тяжелонагруженных шестерен и зубчатых колес, корпусов насосов и других отливок. Механические, технологические и эксплуатационные свойства алюминиевых бронз улучшаются при легировании железом, марганцем, никелем. Марки алюминиевых бронз: Бр.АМn 9-2Л, Бр.АЖ9-4Л и др. Свинцовые бронзы Бр.С 30, Бр.СН 60-2,5 обладают высокой износостойкостью при трении в условиях больших удельных нагрузок и скоростей скольжения.

Поэтому свинцовые бронзы применяют как заменители оловянных при изготовлении вкладышей подшипников. Особенность этих бронз – сильная ликвация свинца. Дисперсное распределение свинца в бронзе может быть достигнуто большими скоростями охлаждения.

Латуни – сплавы меди с цинком (до 50 % Zn). По химическому составу латуни разделяются на двойные (простые), т.е. состоящие из меди и цинка, и многокомпонентные (сложные), в состав которых кроме цинка входят другие компоненты (Si, Al, Mn, Pb). Кремнистые латуни ЛК 80-3 склонны к поглощению водорода и образованию газовой пористости. Эти латуни обладают высокой жидкотекучестью, хорошей свариваемостью, легко обрабатываются резанием. Они применяются для изготовления отливок, работающих под повышенным воздушным и гидравлическим давлением; деталей, работающих в агрессивных средах. Алюминиевые латуни ЛАЖ 60-1-1Л и другие обладают коррозионной стойкостью в морской воде и применяются в судостроении. Марганцовистые латуни используются для изготовления жаростойких и коррозионно-стойких отливок. Свинцовистые латуни применяются как антифрикционный материал, свинец также улучшает обрабатываемость резанием.

Для плавки литейных медных сплавов используют отражательные, дуговые и индукционные печи, футерованные шамотом, динасом, кварцем или графитом. При плавке на воздухе медь интенсивно растворяет кислород, с образованием окислов. Взаимодействие с газами интенсифицируется с повышением температуры перегрева. Выше 1 150–1 200 °С перегрев недопустим. Для защиты от окисления применяют флюсы (буру, соду, фториды, древесный уголь). Рафинируют медные сплавы хлористым марганцем, после чего модифицируют и разливают в формы при 1 150 °С.

Контрольные вопросы

1. Какова роль эвтектического превращения в формировании структуры и свойств чугуна?

2. Как влияет химический состав отливок на свойства чугуна?

3. Как влияет режим охлаждения отливок на структуру и свойства чугуна?

4. Как классифицируют отливки из стали?

5. Как маркируют литейные углеродистые и легированные стали?

6. Как классифицируют отливки из сплавов на основе алюминия?

7. Какие жаропрочные сплавы на основе магния вы знаете?

8. Нужно ли рафинировать и модифицировать сплавы на основе алюминия?

9. Каковы особенности плавки магниевых сплавов?

10. Какова классификация и область применения сплавов на основе меди?

РАЗ