Температура плавления бронзы – можно ли лить бронзу дома?

Содержание

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.

Фото оловянной бронзы, k-uralsk.all.biz

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.

На фото - безоловянная бронза, nfmetall.ru

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.

Сферы использования бронзы

Применение данного сплава определяется его базовыми характеристиками. Достаточно часто в бронзу добавляют различные дополнительные составляющие, которые характерным образом меняют и дополняют ее особенности.

Что касается оловянного подвида сплава, то он применяется еще с древних времен. Особенно популярны были различные изделия из бронзы – украшения, статуэтки, предметы быта и др.

Чтобы повысить стойкость сплава перед коррозией, в него добавляют никель, цинк, фосфор и другие подобные элементы. Чаще всего такой материал используется для изготовления всевозможных инструментов для мореплаванья.

Алюминиевый и кремниецинковый виды применяются, как правило, для создания предметов искусства.

Основные этапы

Литье бронзы подразумевает под собой технологический процесс, который требует использование специального оборудования и соблюдения определённых этапов производства:

  1. В первую очередь подготавливается чертеж будущей заготовки.
  2. Создаётся примыкание к модели литниковой системы. Для этого производится спаивание или приклеивание.
  3. Изготавливается литьевая форма из огнеупорных смесей.
  4. Форма освобождается от модельного состава. Для этого её нагревают паром или опускают в ёмкость с горячей водой.
  5. Используя центробежную машину, расплавленная бронза заливается в форму.
  6. Будущей заготовке дают самостоятельно остыть.

Для дальнейшей обработки детали из бронзы форма разбивается. Заготовка промывается с помощью химических составов.

Технологии литья бронзовых изделий

Плавка, как и обработка резанием, широко распространенная операция получения деталей. Для плавки рекомендуется использовать индукционные плавильные или тигельные нагревательные печи. Выбор обуславливается экономным потреблением электричества.

Чтобы сохранить химический состав сплавов применяются флюсы. С их помощью можно:

  • Защитить внешний слой поверхности расплава:
  • от окисления;
  • повысить объем годного расплава;
  • исключить неметаллические компоненты;
  • Дегазировать состав из-за чего снижается образование:
  • газовых пор;
  • раковин.

Для получения гладких поверхностей на отливке и легкости ее извлечения после охлаждения используются антипригарные краски. Их использование обеспечивает:

  • смазку пресс-форм;
  • защиту от разрушения при контакте с расплавом;
  • отсутствие пригаров.

Литье под давлением

Литье под давлением происходит при воздействии избыточного или недостаточного (вакуумического) давления. Для подачи расплава под избыточным давлением используется прессовый принцип. На поршень действует усилие от гидро- или пневмосистемы. Высокая скорость подачи наряду с высокой вязкостью создают высокое давление, позволяющее полностью заполнить форму. У полученных отливок высокая точность и мелкозернистая структура.

За счет вакуумного всасывания расплав втягивается в форму кристаллизатора.Охлаждение происходит к центру формы. Требуемое количество расплава втягивается за определенный промежуток времени.

Кристаллизатор — емкость с тонкими стенками, которые охлаждаются водой.

После восстановления нормального (атмосферного) давления излишки расплава стекают. После охлаждения за счет усадки деталь самостоятельно извлекается из формы. Автоматизация процесса вакуумного всасывания позволяет заполнять форму в минимальное количество времени, вплоть до 0,1 секунды.

Температура плавления бронзы в градусах

Центробежное литье

Целесообразно использовать центробежное литье, разливая бронзу и латунь при изготовлении деталей типа тел вращения. Формирование деталей происходит на машинах с горизонтальной и вертикальной осями вращения. На машинах с горизонтальной заливкой отливают:

На машинах с вертикальной заливкой отливают:

  • шестерни;
  • червячные колеса;
  • гребные винты.

Температура плавления бронзы в градусах

Художественное литье

Современные тенденции диктуют применять литье не только при производстве деталей к механизмам и агрегатам, но и при получении элементов интерьера. Так, используя технологию художественного литья можно изготавливать:

  • барельефы, скульптуры;
  • элементы оград, решеток, ограждений ворот;
  • сувенирную продукцию;
  • светильники, бра;
  • элементы интерьера.

Этапы технологии получения отливок следующие:

  • изготовление модели;
  • изготовление формы;
  • подготовка формы;
  • плавка шихты;
  • подготовка расплава к заливке;
  • охлаждение;
  • извлечение из формы;
  • обрубка;
  • чистка и придание товарного вида.

Готовые отливки, по замыслу мастера, соединяются в единое изделие, если оно является многокомпонентным. После чего могут хромироваться, никелироваться, покрываться патиной и другими металлами.

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.

Фото плавки бронзы в домашних условиях, termolit.com

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.

На фото - муфельная печь для плавки бронзы, forum.guns.ru

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.

Необходимая температура и процесс плавления бронзы

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.

Читайте также:  Сварка чугуна полуавтоматом в среде углекислого газа: оборудование, выбор проволоки, технология процесса

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.

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:

  • 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.

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.

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:

  • 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 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.

Латунь: температура плавления + плавка материала в домашних условиях

Единственный способ добычи латуни – плавка. В зависимости от химического состава сплава, определяется температурный режим, при котором достигается точка плавкости материала. Параметры текучести, плавкости и теплопроводимости будут описаны далее.

Какова температура плавления латуни: точное значение + таблицы

Латунь – сплав на основе меди. Тепловая проводимость в процессе нагрева постепенно увеличивается. При комнатной температуре, максимальный показатель наблюдается у марки латуни Л96. При 27 градусах Цельсия, теплопроводимость металла составляет 245 Вт/(м*град.).

Таблица выше предоставляет исчерпывающую информацию теплопроводимости в отношении популярных марок латуни. Первый столбец отвечает за маркировку, второй – температурное значение в Кельвинах, а третий – показатель теплопроводимости в Вт/(м*град.).

Высокая вариативность наблюдается и в отношении показателя плавления металлического сплава. По ГОСТам, температура плавления латуни изменяется в пределах 865-1055 градусов Цельсия. Столь значительный разброс обусловлен обилием легирующих добавок в многокомпонентных марках материала.

По краевым значениям выделим несколько марок:

  • ЛМц58-2 – марганцовистая латунь имеет минимальный показатель по температуре плавления в 865 градусов;
  • Л96 – томпак волоченый считается самым тугоплавким и всех марок латуни по ГОСТам. Его температура плавления составляет пиковые 1055 градусов Цельсия.

К другим легкоплавким латуням относят 59, Л62, ЛАН59-3-2, ЛКС65-1,5-3 и прочие, а к тугоплавким — Л90, ЛА85-0,5 и томпак оловянистый ЛТО90-1.

Как плавить латунь в домашних условиях?

В отличие от олова и свинца, который можно успешно расплавить в металлической емкости на обычной горелке или печке, для работы с латунью потребуется использование специализированного оборудования, а точнее печи для плавки.

Какие инструменты понадобятся?

Первостепенный инструмент к покупке – специализированная индукционная печь. Для плавки латуни будет достаточно пикового значения в 1 300 градусов Цельсия. Использование более мощного оборудования нежелательно, ибо может привести к выгоранию цинка в составе сплава. Детальная модель устройства описана на рисунке ниже.

Печь либо покупается, либо делается собственноручно. Если выбрали второй вариант, то горн собираем из огнеупорного кирпича и глины. Стягиваем это все металлом и сверху организовываем огнеупорную крышку. Внутри – электроспираль прикрепленная по периметру конструкции на керамические трубки, а тигель (куда производится закладка металла) из графита или шамотного кирпича. Спираль печи можно делать также собственноручно. Расчёт идет на 20 000 Ватт, потому, в качестве сырья используется нихромовая нить с высоким запасом термоустойчивости.

Дополнительное оборудование для плавки латуни дома:

  • специальные щипцы, которыми будет выниматься раскаленный тигель со сплавом из печки;
  • ложку из стали, посредством которой будет удаляться шлак и пленка с расплава;
  • литейный ковш для переливки жидкой латуни перед тем, как та попадет в формы для плавки;
  • огнетушитель для ликвидации неприятных последствий, если таковы будут иметь место быть в рамках домашнего производства сплава латуни;
  • индивидуализированные средства для защиты органов дыхания, зрения и кожного покрова. Наличие специального костюма не обязательное условие, но респиратор и защитные очки будут незаменимы.

Часть инструментов приобретается, а часть находится дома. Если в процессе плавки используется новый тигель, его предварительно требуется закалить. Для этого нагреваем печь до температуры в 100 градусов и помещаем туда плавильную емкость. Оставляем так на 18-25 минут, а после даем остыть естественным путем.

Подготовка + процесс плавки латуни

В качестве исходных материалов используется медь + цинк, либо лом – второй вариант в приоритете. При потребности производства многокомпонентного сплава, потребуется позаботиться о легирующих добавках – олово, свинец, марганец, алюминий и прочие металлы.
Как подготовить вторсырье к плавке:

  • чистка от мусора с поверхности, что актуально для вторичного сырья;
  • промыть металл с мылом под водой- удаляем масляные пятна и прочие места с загрязнениями;
  • при наличии на поверхности лома латуни лака, его снимают специальным химическим составом. Например – разбавитель лака. Делать это рекомендуется в помещении с хорошей вентиляцией.

Подготовки требует и помещение для плавки латуни – минимальное количество легковоспламеняющихся объектов + качественная вентиляционная система. Идеальный вариант – вынести печь на улицу под навес и расположить вдали от хозпостроек. Беспрепятственный доступ кислорода позволяет эффективнее производить плавку металла, и снижает риск получения ожогов.

Алгоритм плавки латуни:

  1. Нагрев форм внутри печки до 100 градусов по Цельсию. То, что нужно закалить и ложку с ёмкостью для плавки мы уже оговаривали. Для форм процедура требуется с целью удаления влаги, которая может спровоцировать разбрызгивание расплавленной латуни.
  2. Укладываем латунь в тигель.
  3. Доводим температуру внутри печи до половины от точки плавления – 440-500 градусов Цельсия.
  4. Ставим тигель внутрь печи и увеличиваем температурный режим до предельного в 900-980 градусов. Для каждого из типов латуни обязан соблюдаться собственный режим плавления, потому, узнать о легирующих добавках лома необходимо заранее. Можно повысить температуру за пределы точки плавления, но это несет опасность окисления сплава, что способно испортить сырье.
  5. После расплавления латуни, с поверхности ложкой снимаем слой окисления. Мешать сплав запрещено. Действуйте аккуратно + избегайте пузырьков воздуха, которые могут повлиять на итоговое качество латуни в форме.
  6. Готовый сплав вытаскиваем из печи (щипцами за тигель) и заливаем в форму. Повторяем алгоритм необходимое количество раз.
Читайте также:  Сварка высокоскоростным трением: метод перемешивания, плюсы и минусы, технология

При плавке латуни не рекомендуется использовать тигель из-под других цветных металлов – это снизит качество итогового сплава латуни + повлияет на ее физические/химические свойства.

Техника безопасности при плавке латуни в домашних условиях

Расплавление латуни или создание сплава с нуля – трудоемкий и опасный процесс, которым не советуется заниматься личностям без опыта в металлургийной промышленности. Новичкам советуется начинать путь освоения ниши с небольших порций плавления, постепенно увеличивая объемы до требуемых.

Требования по технике безопасности:

  • рабочее место с вентиляцией. Можно на улице под навесом;
  • вблизи печи не должны находиться легковоспламеняющиеся предметы, газовые баллоны или взрывоопасные жидкости;
  • рядом с рабочим местом обязан находится огнетушитель и ведро с водой. Второе потребуется для снижения болевых ощущений во время получения ожогов от расплавленной латуни;
  • уплотнённая одежда из хлопчатобумажной ткани, а обувь из натуральной кожи с большим параметром уплотнения;
  • для легких – респиратор, для глаз – защитные очки;
  • в месте работы должны отсутствовать провода и прочие мелочи, за которые человек может зацепиться ногами;
  • избегайте брызг при заливке латуни в формы.

То, что в месте производства обязана располагаться аптечка – не обсуждается. Хоть температура плавления латуни в промышленном масштабе считается маленькой, одной тысячи градусов вполне хватит, чтобы изничтожить огнем все и вся в радиусе 10-30 метров. Соблюдайте технику безопасности, и плавка цветных металлов станет для вас не рисковым делом, а рядовым явлением с качественным результатом. Удачи!

Методы литья на заводе

Центробежное литьё в кокиль это метод объединяющий преимущества двух литейных технологий. На нашем заводе центробежное литьё осуществляется в соответствии со всеми требованиями к оборотам кокиля, температуре расплава, что помогает качественно заполнить полость формы и создать бронзовый элемент с учётом технических требований к нему. У нас можно заказать все виды литья из черных и цветных металлов от 1кг. По этой технологии расплав заливается во вращающийся кокиль, что помогает повысить твёрдость будущего изделия. Основное преимущество данного метода в том, что при создании отливки по максимуму используется центробежная сила, которая помогает повысить плотность охлаждающегося и твердеющего металла. Особенно повышается плотность внешней части изделия, что существенно увеличивает жизнь изготовленному продукту. Кроме всего прочего, сохраняются минимальные припуски для обработки, экономится металл, время и средства.

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.

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.

Латунь

Например, латунь – это сплав цинка и меди с температурой плавления 900-1050°С. Когда металл нагревается и плавится, то кристаллические решетки начинают разрушаться. При процессе плавления температура метала постепенно повышается, а далее с определенной отметки становится постоянной, однако нагрев остается таким же. Вот в момент, когда температура останавливается на определенном значении, начинается процесс плавления. И в момент плавления металла температура остается на одном и том же значении, но когда металл полностью расплавлен, температура снова будет увеличиваться.

Такой процесс происходит относительно любого металла. Ну а в процессе охлаждения идет обратный процесс, а именно: сперва температура падает до того момента, пока металл не начнет затвердевать, а уже далее остается постоянной. Когда металл полностью затвердеет, температура снова начинает снижаться. Так ведут себя все металлы, изображая этот процесс графически, он будет иметь вид диаграммы с фазами, на которой четко будет видно состояние вещества на определенно температурной отметке.

Многие ученые пользуются такими фазовыми диаграммами в качестве главного инструмента для исследования процессов, происходящих с металлами при плавлении. Например, если уже расплавленный металл продолжать нагревать, то при достижении определенной температуре масса начнет кипеть. Например, медь кипит при температуре 2560 °С. Относительно металлов такой процесс также назвали кипением, поскольку по аналогии кипящей жидкости на его поверхности появляются пузыри газа.

Видео: Плавка меди в графитовом тигле



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.

Читайте также:  Холодная сварка для алюминия – применяем правильно

Фото заливки бронзы в форму, pskovgorod.ru

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.

На фото - литье бронзы, ryabichev.com

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.

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.

Общая характеристика металла

Бронза представляет собой сплав, в состав которого может входит олово, медь и другие компоненты. К сторонним примесям относится цинк, алюминий, бериллий, свинец, никель или кремний. Если говорить о составе, бронзу можно разделить на две группы:

  1. Оловянные сплавы. Материал может состоять из двух и нескольких компонентов. Олово относится ко второму по процентному содержанию компоненту сплава.
  2. Безоловянные сплавы. В состав могут входить алюминий, свинец, кремний, свинец или бериллий. Эти компоненты изменяют характеристики сплава.

К характеристикам бронзового сплава относятся:

  1. Плотность. Этот показатель зависит от содержания олова в составе. Среднее число 9,1 кг/куб. см.
  2. Температура при которой плавится металл. Изменяется в зависимости от компонентов состава. Диапазон 880–1060 градусов по Цельсию.
  3. Теплоемкость — 0,385 кДж / (кг*К).
  4. Электропроводность — 0,176 мкОм*м.

При желании изменить какую-либо из характеристик сплава в его состав добавляется определённое количество сторонних примесей.

Технология литья бронзовых изделий более высокого качества

Чтобы получить методом литья изделие из бронзы более высокого качества или изготовить деталь сложной конфигурации, можно использовать и другую технологию, предполагающую применение модели из легкоплавкого материала. В таком случае для создания неразъемной литейной формы применяют модель из парафина, воска или любого другого легкоплавкого материала. Такую модель просто выплавляют из готовой формы, нагревая ее или помещая в кипящую воду.

Восковая модель сложной конфигурации изготавливается из нескольких частей, которые потом дорабатываются и спаиваются

Восковая модель сложной конфигурации изготавливается из нескольких частей, которые потом дорабатываются и спаиваются

Чтобы обеспечить высокую точность формы и геометрических параметров модели, для ее создания может быть использовано готовое изделие. С его помощью получают гипсовую форму, в которую и отливается копия.

Познакомиться с технологией, позволяющей выполнять качественное литье даже очень сложных по своей конфигурации изделий, также можно по многочисленных видео в сети.

Как правильно заливать металл в литейную форму

Если расплавленный металл заливают в литейные формы большого размера, то его собственного веса вполне хватает для того, чтобы вытеснить из них весь скапливающийся воздух. Если же литье выполняется в небольшие формы, то вытеснить из всех внутренних полостей таких конструкций воздух за счет массы расплавленного металла практически невозможно. Чтобы в таких случаях получить отливки высокого качества, необходимо использовать специальные технологические приемы.

Литейные формы помещают в специальные центрифуги, работающие от ручного или электрического привода. При вращении создаются центробежные силы, равномерно распределяющие расплавленный металл по всем внутренним полостям форм. Эффективной данная технология является только в том случае, если металл находится еще в жидком, а не в застывшем состоянии.

Самодельная центрифуга для литья мелких деталей

Самодельная центрифуга для литья мелких деталей

После окончания процесса литья и остывания металла отливку извлекают, используя для этого простейшие механические приспособления. Следует иметь в виду, что поверхность изделий, только что извлеченных из литейных форм, не отличается высоким качеством, поэтому их необходимо подвергнуть различным видам механической обработки.

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.

Фото формы для литья бронзы, rocinduktor.ru

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.

На фото - формовочный стол с опоками, iofran.ru

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.

Правила безопасности при работе

Правила безопасности при плавке латуни
Любая работа с разогретыми до больших температур изделиями должна сопровождаться неукоснительным соблюдением норм безопасности труда. Только так можно предотвратить несчастные случаи и травматизм.

Человек, работающий с печью, должен иметь защитную одежду. Это должен быть жаропрочный фартук, закрывающий всю переднюю часть туловища, перчатки из толстой кожи и ботинки на большой подошве. Под защитной одеждой не должно быть рубашек или штанов из синтетических материалов. Такие изделия очень быстро воспламеняются и плохо тушатся. Отдавайте предпочтение изделиям из хлопка или шерсти.

Если вас интересует, где можно взять эти защитные приспособления, не волнуйтесь. Скорее всего, там же, где вы найдёте щипцы под тигли и другое оборудование для плавки металлов. Там же можно приобрести защитные очки, маску для лица или респиратор со специальным фильтром. Эти приспособления помогут обезопасить лицо, глаза и лёгкие от вредного воздействия испарений шлаков, исходящих от расплавленного металла.

Нюансы спектрального сравнительного анализа

Из-за многообразия сплавов на основе меди сложно с точностью определить тип их соединения. Любой из способов отличить латунь и бронзу, даже самый действенный, не дает 100% гарантии. Если необходим точный ответ на вопрос, какой именно это сплав, то единственный путь к достоверному ответу — использование спектрального анализа. Можно обратиться в пункт приема металлолома, в котором может быть соответствующе оборудование.

Спектральный анализ позволяет определить химический состав сплава металла по его спектру. Кроме этого подобный метод имеет и другие преимущества:

  • высокая чувствительность;
  • точность получения результатов;
  • изучение состава изделий из латуни и бронзы без разрушения их структуры;
  • можно изучить состав даже на маленьком образце.

Для проведения спектрального анализа используют специальный инструмент — стилоскоп. Он предназначен для быстрой визуальной качественной и количественной оценки черных и цветных сплавов в видимой области спектра.

Немного истории

Бронза является фактически первым сплавом, который начало использовать человечество. В 3-м тысячелетии до н. э. мастера активно применяли медь для самых разных целей. Некоторые сорта руды содержали незначительный процент олова. При обработке данного материала люди заметили, что такая медь более плотная и твердая, чем обычная. Таким образом, это стало зарождением нового исторического и культурного периода, который известен сейчас как «эпоха бронзы». Дальнейшие исследования привели к тому, что было открыто олово, которое начали специально добавлять в медь для получения качественного сплава для изготовления инструментов и украшений.

Металлургия бронзы качественно повысила производительность самых разных отраслей, которыми было занято человечество на тот момент. Плавление постепенно совершенствовалось, и люди начали изготавливать специальные каменные формы, в которых различные изделия можно было отливать многократно. Постепенно были изобретены закрытые формы, которые позволяли делать оружие и украшения со сложной конструкцией и рисунком.

Температура плавления бронзы в градусах

Источники

  • https://tutmet.ru/temperatura-plavlenija-bronzy-plavka-domashnih-uslovijah.html
  • https://generator98.ru/metally/plavka-bronzy.html
  • https://TechnoRama.ru/metally/kak-rasplavit-bronzu-v-domashnih-usloviyah.html
  • https://viltech.ru/raznoe/kak-plavit-bronzu-v-domashnih-usloviyah.html
  • https://spb-metalloobrabotka.com/kak-rasplavit-bronzu-v-domashnih-usloviyah/
  • https://molotok34.ru/spravochnik/izgotovlenie-bronzy.html
  • https://kamuflyzh.ru/o-materialah/vyplavka-bronzy.html
  • https://vplate.ru/metally-i-splavy/kak-i-pri-kakoj-temperature-plavit-bronzu/
  • https://MetEkspert.ru/svojstva/plavka-bronzy-v-domashnih-usloviyah.html
  • https://martensit.ru/bronza/lite-bronzy/
  • https://armatool.ru/hudozestvennoe-lite-bronzy-v-domasnih-usloviah-tehnologia/
  • https://MetalListen.ru/splavy-i-cvetmet/lite-bronzy-v-domashnih-usloviyah.html
  • http://met-all.org/cvetmet-splavy/bronza/temperatura-plavleniya-bronzy-lite-domashnih-usloviyah.html
  • https://tk-metal.ru/tsvetnye-metally-i-splavy/temperatura-plavleniya-latuni-i-bronzi-plavka-v-domashnikh.html

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию