Технология и 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.

Необходимое оборудование

Как и на большинстве предприятий цветной металлургии используемое для получения бронзы оборудование зависит от множества факторов: применяемого сырья, особенностей плавки, состава готовой бронзы, финансовых возможностей предприятий и так далее. Плавка до сих пор является процессом очень тонким и многовероятным и на двух одинаковых заводах может использоваться совершенно разная технология.

Для плавки подбирают такое устройство и мощность печи, которые обеспечили бы максимально быстрое расплавление меди и других компонентов. Для этого подходит несколько вариантов.

• Электрические печи – дуговые и индукционные. Последние могут быть со стальным сердечником и без него. В последнее время стали чаще использовать индукционные тигельные печи. В этом случае и устройство подготовить для новой плавки проще, и угар в таких печах не превышает 0,5– 1%.
• Электродуговые печи с косвенным нагревом – дуга формируется между горизонтальными графитовыми электродами. Во время расплавления печь покачивается все с большим углом наклона при повышении температуры. Таким образом удается избежать локального перегрева расплава.

Для отливки медного сплава используют разного рода литниковые системы. Конструкция их определяется составом сплава, размерами и конфигурацией отливки и так далее.

• Самое распространенное устройство относится к расширяющимся системам с сифонным – нижним, и верхним боковым подводом. Эта конструкция универсальна и позволяет получить детали и простой, и сложной конфигурации.
• Для получения простых по конфигурации заготовок используют дождевые или верхние литниковые системы.
• Если получают отливки из сплавов, не формирующих оксидных пленок высокой прочности, то используют аппараты без сложных шлакоуловителей. В противном случае такое устройство необходимо.
• Если нужно получить малые по размерам заготовки, то можно использовать системы с нижним подводом.

Далее рассмотрены производители бронзы в России.

Марки латуни и области применения

От состава зависит марка латуни и область её применения. Например, томпак, принадлежащий к классу деформируемых латуней, в котором содержится больше 95% меди, может легко соединяться со сталью, образуя с ней биметалл. Используется такое соединение в изготовлении знаков отличия и различных предметов искусства и интерьера — статуэток, рамок, подсвечников.

Латуни марки ЛО используются для изготовления конденсаторных трубок, применяемых в разной теплотехнической аппаратуре, например, газовых котлах, автоклавах, сильфонах.

Марка ЛС используется при создании деталей часовых механизмов, переходных и соединительных втулок. Из неё также изготавливают полиграфические матрицы.

ЛМц — содержится в старых советских монетах номиналом до 5 копеек, арматуре, гайках и болтах, а её подвид с приставкой «А» — в деталях речных и морских судов.

Латунь, имеющая маркировку ЛА или ЛЖМ (и её подвиды), также используется для постройки морских судов и самолётов, различных электрических машин и подшипников. Очень распространена в деталях для различной химической техники.

Это интересно: Как и чем чистить медь от окиси в домашних условиях: самые эффективные способы

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.

Правила безопасности при работе

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.

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.

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.

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

Сравнительная характеристика и отличие металлов

В металлургической промышленности существуют четкие критерии отличия бронзы и латуни. Однако если человек не связан с данной сферой деятельности, он не сможет на глаз определить, какой перед ним материал. Сочетание меди с оловом или с цинком позволяет получить сплавы, обладающие различными свойствами и используемые в определенных областях.

Бронза и латунь имеют различные свойства и относятся к совершенно разным категориям. Первый сплав может быть оловянным или безоловянным, в то время как второй бывает двух- или многокомпонентным.

Бронзовый сплав состоит из олова, в который может добавляться свинец. От процентного содержания того или иного элемента, будет зависеть цвет металла. Основным добавочным элементом в латуни выступает цинк.

Бронза устойчива к воздействию химических и агрессивных составов. К тому же ее отрицательная реакция на соленую морскую воду дала возможность использовать сплав в судостроении и мореходстве. Латунь не может этим похвастаться, поэтому для придания ей улучшенных качеств, в сплав необходимо ввести дополнительные элементы. Кроме этого, у бронзы хорошие прочностные и антифрикционные характеристики, нежели у латуни. Это позволяет значительно расширить сферу применения сплава.

Большое содержание цинка в латуни придает сплаву разнообразную цветовую гамму от розово-красного оттенка, до золотисто-желтого. Это и обуславливает ее схожесть с благородным золотом.

Как выглядит латунь

Серебристо-белый цвет бронзы достигается за счет добавления в ее состав более 35% Sn. Сплав, содержащий от 85% меди, получается коричнево-красного цвета. Поскольку соединения с высоким вхождением примесей встречаются редко, то можно утверждать, что в основном латунь — это металл золотисто-желтого цвета, а бронза — ближе к красному, иногда темно-коричневая. Те ж цвета латуни и бронзы будут и на изломе предметов. Это и позволяет без труда отличить латунные изделия от бронзовых.

Из такого металла, как латунь, изготавливаются не только декоративные элементы, такие как мебельная фурнитура или художественные вещи для декора интерьер, но и главные детали, используемые в различных промышленных сферах.

Бронза и латунь имеют температуру плавления ниже, чем у чистой меди. Это дает возможность изготавливать из них различные изделия для домашнего использования. Очень красиво смотрится художественное литье из бронзы и латуни. Однако для этого необходимо иметь соответствующее оборудование и знать технологию и правила выполнения такой процедуры.

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.

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.

Температуры плавления

Температура плавления бронзы напрямую зависит от наполняемости химическими элементами сплава. Ведь в качестве легирующих компонентов могут выступать тугоплавкие элементы. Так, максимальная температура для разлива бронзы составляет 1350 °С.

Маркировка легирующих элементов, добавляемых в сплавы меди:

• алюминий (А);
• бериллий (Б);
• железо (Ж);
• кремний (К);
• марганец (Мц);
• никель (Н);
• свинец (С);
• селен (О);
• титан (Т);
• цинк (Ц).

Для деления бронзовых сплавов пользуются двумя определениями – это оловянистые и безоловянистые бронзы. Температура плавления пригодного для литья, в зависимости от ее химического состава приведена в таблице.

Это далеко не полный перечень литейных бронзовых сплавов.

Если плавка бронзы производится в домашних условиях, то особое внимание следует обращать на температуру плавления сплава. Оловянистым бронзам не требуется преодолевать тысячеградусный порог. Им достаточно 900°С — 950 °С. Безоловянистым сплавам уже требуется 950 °С — 1100 °С.

Детали, получаемые из бронзы методом центробежного литься

При выплавке бронзовых деталей стоит учитывать их высокую вязкость. Поэтому для качественного литья нагревать их следует выше температуры плавления примерно на 100 градусов. Бронзы обладают минимальной усадкой, которая не превышает 1,5%. Данная характеристика является преимуществом перед латунями и позволяет получать фасонные отливки.

Для сравнения можно посмотреть на температуру плавления латуней. Выделяются две категории латуней – это двухкомпонентные и многокомпонентные латуни. В состав двух компонентных сплавов кроме меди входит цинк. Его количество влияет на температуру плавления, которая находится в диапазоне 880°С — 965°С.

Для много компонентных температурные режимы повышаются до 895 °С — 1070 °С из-за ввода легирующих компонентов с высокой температурой плавления.

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

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

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.

Характеристики латуни

Изготовление изделий из этого сплава достигается преимущественно посредством литья. Поэтому очень важно знать, при какой температуре плавится латунь. Это сильно зависит от её химического состава, а конкретнее — от содержания в ней цинка, ведь чем больше этого металла, тем меньше требуется тепла для его расплавления. Если в латуни содержится значительное количество примесей висмута или свинца, это очень негативно влияет на её растекаемость, усложняя обработку изделий. Поэтому температура её плавления колеблется в пределах 880−950 градусов Цельсия.

Очень важно при изготовлении изделий из латуни покрывать их защитным слоем. Для этого можно использовать обычный лак. Несмотря на свою стойкость к коррозии, она очень подвержена процессам окисления на открытом воздухе. Многие незащищённые детали или предметы интерьера необходимо регулярно чистить, чтобы они не потемнели. Но сделать это легко, ведь латунь очень хорошо полируется.

Технические показатели сплава

Кроме температуры плавления, у латуни есть ещё несколько важных характеристик, благодаря которым она находит такое широкое применение в различных областях. Вот некоторые из них:

• Удельное электрическое сопротивление — в пределах 0,07−0,08 микроом на метр.
• Плотность — около 8,3−8,7 тонн на кубометр.
• Теплоёмкость — 0,377 килоджоулей на килограмм-Кельвин.

В зависимости от состава, латунь бывает:

• Двойной — сплав только с содержанием меди и цинка.
• Многокомпонентной — содержащей большое количество других металлов и примесей.

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.

Медь в судебно-медицинском отношении

Отравления М. носят случайный характер и происходят в промышленности, сельском хозяйстве и быту, когда препараты, содержащие М., могут попасть в организм через дыхательные пути и перорально. Смертельная доза сульфата М. — 10 г. При вскрытии трупа человека, погибшего от отравления медьсодержащими веществами, и гистол, исследовании диагностируются явления раздражения слизистой оболочки полости рта (иногда ее синеватая окраска), желудка и кишечника, особенно толстой кишки; выраженная дистрофия печени, миокарда, почек; гнойный бронхит, мелкоочаговая пневмония.

Суд.-хим. обнаружение М. во внутренних органах основано на ее выделении из минерализата в виде диэтилдитиокарбамината М., переведении М. вновь в водную фазу соляной к-той, а затем определении ионов М. при помощи качественных цветных реакций. Количественное определение производится комплексометрическим титрованием, а при малых количествах — колориметрическим определением диэтилдитиокарбамината М. Чувствительность методов обнаружения М. при суд.-хим. определениях — 0,4 мг в 100 г ткани органа. При количественном определении М. во внутренних органах следует учитывать ее естественное содержание в ткани этих органов.

Библиография:

Биологическая роль меди, под ред. В. В. Ковальского, М., 1970; Кацнельсон Б. А. и др. О влиянии примеси медьсодержащих соединений к пыли кварца на развитие экспериментального силикоза крыс, Гиг. труда и проф. заболев., №3, с. 30, 1969; Луценко Л. А., Кочеткова Т. А. и Титова И. Н. Значение низких концентраций для экспериментальной оценки и нормирования рудных пылей, обладающих фиброгенным и токсическим действием, в кн.: Гиг. труда в горнодобывающей промышленности, под ред. А. П. Шицковой, с. 69, М., 1978; Машковский М. Д. Лекарственные средства, ч. 2, с. 355, М., 1977; Молекулы и клетки, пер. с англ., под ред. Г. М. Франка, в. 4, с. 136, М., 1969; Нормы радиационной безопасности (НРБ—76), М., 1978; Полинг Л. и ПолингШ Химия, пер. с англ., с. 31 и др., М., 1978; Ш в а й к о в а М. Д. Токсикологическая химия, с. 318, М., 1975; H о 1 t-z m a n N.A. Menkes’ kinky hair syndrome, a genetic disease involving copper, Fed. Proc., v. 35, p. 2276, 1976; Lede-r e г С. М., Hollander J. M. a. P e r- 1 m a n I. Table of isotopes, N. Y. a. o., 1967; Menkes J. H. a. o. A sex-linked recessive disorder with retardation of growth, pecular hair, and focal cerebral and cerebellar degeneration, Pediatrics, v. 29, p. 764, 1962; Radioaktive Isotope in Klinik und Forschung, hrsg. v. K. Fellinger u. H. Vetter, Bd 9, Miinchen—B., 1970 ;Trace elements in human health and disease, ed. by A. S., Prasad, v. 1, N. Y., 1976.

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.

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.

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

Особые моменты

Для отливки различных тонких металлических изделий предпочтение следует отдать латуни, поскольку она плавится гораздо легче, чем бронза. Что касается оборудования, то выбор лучше сделать в сторону тиглей из керамики и глины, поскольку они более подходят для работы с данным сплавом.

Относительно переплава старинной бронзы следует сказать, что при данной процедуре надо быть особенно внимательным, поскольку в ее составе может быть мышьяк.

Следует также учитывать количество примесей, которые имеет бронза. Температура плавления материала в зависимости от этого может значительно отличаться. Для оловянистого сплава показатели находятся в пределах 900-950 градусов, тогда как для безоловянистых нужно около 950-1080.

Бронза представляет собой сплав меди с добавлением различных цветных металлов. Данный материал отличается стойкостью, твердостью и устойчивостью к процессу коррозии. В прошлом бронза использовалась для изготовления различных орудий, украшений, оружия и скульптур, а в настоящее время к данному сплаву добавляют другие металлы для получения особых характеристик. Благодаря этому алюминиевая бронза используется при изготовлении различных деталей трубопроводов и самолетов, кремниевая – в мореходстве, а фосфорная – для различных пружин и деталей электротехнического оборудования.

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.

Главное о меди

В таблице Менделеева этот материал получил название Cuprum. Ему присвоен атомный номер 29. Это пластичный материал, отлично обрабатывающийся в твердом виде шлифовальным и резным оборудованием. Хорошая проводимость напряжения позволяет активно использовать медь в электрике и промышленном оборудовании.

В земной коре материал находится в виде сульфидной руды. Часто встречаемые залежи обнаруживаются в Южной Америке, Казахстане, России. Это медный колчедан и медный блеск. Они образовываются при средней температуре, как геотермальные тоненькие пласты. Находят и чистые самородки, которые не нуждаются в отделении шлака, но требуют плавления для добавки других металлов, т. к. в чистом виде медь обычно не используется.

Красновато-желтый оттенок металл имеет благодаря оксидной пленке, покрывающей поверхность сразу, при взаимодействии с кислородом. Оксид не только придает красивый цвет, но и содействует более высоким антикоррозийным свойствам. Материал без оксидной пленки имеет светло-желтый цвет.

Плавится чистая медь при достижении 1080 градусов. Это относительно невысокая цифра позволяет работать с металлом как в производственных условиях, так и дома. Другие физические свойства материала следующие:

• Плотность меди в чистом виде составляет 8,94 х 103 кг/м квадратный.
• Отличается металл и хорошей электропроводностью, которая при средней температуре в 20 градусов является 55,5 S.
• Медь хорошо передает тепло, и этот показатель составляет 390 Дж/кг.
• Выделение углерода при кипении жидкого материала начинается от 2595 градусов.
• Электрическое сопротивление (удельное) в температурном диапазоне от 20 до 100 градусов — 1,78 х 10 Ом/м.

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.

Разновидности сплавов

Бронза включает в свою основу медь и легирующие добавки (бериллий, свинец, алюминий, кремний и олово). Во всех ее сплавах присутствуют и такие компоненты как цинк, фосфор и пр. Помимо бронзы современная промышленная индустрия занимается изготовление и иных сплавов из меди — константан, копель, нейзильбер, мельхиор, латунь и т. д.

Количество и тип легирующих компонентов в составе бронзового сплава определяет его химические и физические характеристики, а также расцветку материала.

Марки сплавов бронзы, температура плавления которых лежит в пределах от 930 до 1140 градусов Цельсия, имеют свою маркировку. По химическому составу сплавы на основе бронзы классифицируются на:

• Безоловянные;
• Оловянные.

Сочетать олово с медью для получения бронзы люди научились очень давно. Олово делает материал крепче, а также уменьшает его температурные показатели плавления. Ярким примером данной разновидности сплава считается колокольная бронза. В ней содержится двадцать процентов олова и восемьдесят процентов меди. Однако изделия, сделанные на основе колокольной бронзы, характеризуются высокой хрупостью.

Бронзы безоловянного типа, как видно из названия, не имеют олова в составе. Такие сплавы сегодня выделены в отдельные категории бронз:

• 
  Бериллиевые — наиболее крепкие, многими характеристиками превосходят сталь;

• Кремне-цинковые — обладают повышенной стойкостью к стиранию (преимуществом таких бронз данной группы считается и то, что будучи расплавленными они имеют высокую текучесть);
• На основе алюминия и меди — отличаются высокой антикоррозийной защитой и прекрасными антифрикционными качествами.

В настоящее время наибольшее распространение имеют бронзы, в состав которых добавлено олово. Для целей маркировки материала независимо от состава применяется обозначение «Бр», после которого указаны используемые добавки и их содержание в материале. Для примера можно произвести расшифровку бронзы «БР ОЦСНЗ-7−4−2-. В этом оловянном сплаве содержится олово, цинк, свинец и никель. Цифры обозначают их процентное содержание в бронзе. Состав любой марки бронзы может содержать и иные элементы, имеющие следующие обозначения:

• А — алюминиевые сплавы;
• Б — сплавы на основе бериллия;
• Ж — обыкновенное железо;
• К — кремниевый элемент;
• Мц — обычный марганец;
• Ф — фосфор.

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.

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.

Литейные модели

Художественное литье бронзы и латуни предусматривает получение максимально гладкой поверхности, поэтому для воссоздания модели используются достаточно твердые материалы:

1. древесина;
2. гипс;
3. слоновая кость.

Для получения максимально гладкой поверхности, она подвергается устранению пористости шпатлеванием, грунтованием и покрытием лаком.Литейные модели изготавливаются разъемными; неразъемными — подходят для отливки изделий простой формы; специальными для деталей имеющих достаточно сложную конфигурацию.

Среднестатистическое потребление меди и статус.

Типичные диеты соответствуют или даже превышают РДА (RDA) для меди. Количество потребляемой меди в среднем рационе человека колеблется от 800 до 1000 мкг в день для детей в возрасте от 2 до 19 лет. У взрослых от 20 лет и старше среднесуточное потребление меди из пищи составляет 1400 мкг для мужчин и 1100 мкг для женщин. Общее потребление пищевых добавок составляет от 900 до 1100 мкг/ сутки для детей и от 1400 до 1700 мкг/ сутки для взрослых от 20 лет.

Согласно анализу данных Национального обследования здоровья и питания за 2009-2012 годы (NHANES), у 6-15% взрослых в возрасте от 19 лет и старше, которые не принимают биологически активных добавок, содержащих медь, потребление меди ниже РСП (EAR).

Литье в домашних условиях

Опытные мастера металлургии практикуют литье из бронзы в домашних условиях. Для проведения этого процесса требуется приобрести:

• горн;
• щипцы;
• древесный или каменный уголь;
• тигель в котором будет плавиться металл.

В качестве нагревательного элемента для плавки бронзового сплава часто используют газовую горелку. Связано это с тем, что бронзу можно расплавить при небольшой температуре. Так можно сэкономить на покупке индукционной печи.

Литье в домашних условиях

Создание литейной формы

Литье бронзы в домашних условиях требует правильного изготовления форм для литья. Формовочная смесь должна состоять из смеси, песчаника, каменноугольной пыли, глины. Этапы изготовления формы:

1. Формовочная смесь засыпается в деревянный ящик, который называется опока. Сверху её утрамбовывают слабыми ударами.
2. Далее в формовочную смесь погружается модель будущей заготовки.
3. Сверху располагается ещё один ящик (опока). В него засыпается формовочная смесь. Трамбуется.
4. Далее мастер разделяет форму на нижнюю и верхнюю половины.

Как правильно залить расплавленную бронзу в литейную форму

Литье из бронзы в домашних условиях требует особой подготовки литейных форм. Из них требуется удалить воздух чтобы получились долговечные отливки без дефектов. Формы необходимо раскрутить в центрифуге с электроприводом. После этого можно заливать расплавленный металл.

Как получить более качественное литье

Качество литья можно повысить. Нужно использовать другой изменённую технологию. При этом используется воск. Из него изготавливают формы, в которые будут заливаться отливки. Можно использовать парафин. Чтобы сделать такую модель, требуется использовать готовую форму, которая нагревается в кипящей воде. Литье бронзы известно многие сотни лет. С помощью этого технологического процесса изготавливаются декоративные элементы, ограждения, светильники и скульптуры. В состав бронзы входят разные компоненты, которые влияют на характеристики сплава. Существует различные виды изготовления отливок из бронзы, которые подразумевают разные технологические процессы.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ВО ВРЕМЯ ПЛАВКИ ЛАТУНИ

Во время процесса плавки латуни в домашних условиях, или же на промышленных предприятиях, необходимо соблюдать меры осторожности.

• Выемка форм производится щипцами с длинными ручками.
• Рабочая одежда должна быть изготовлена из негорючих, или трудногорючих тканей и закрывать максимальную площадь.
• Лицо должно быть защищено цельнолитой маской, или очками и маской-забралом.
• Процесс литья производится при условии обеспечения качественной вентиляции.
• Окружающие поверхности необходимо изолировать при помощи негорючих покрытий. Самым популярным и доступным вариантом такого покрытия является асбест.
• Все манипуляции с расплавленным сплавом осуществляются над заранее подготовленным песком.
• Присутствие влаги не допустимо в связи с риском разбрызгивания расплавленного материала.

Время плавления сплава напрямую зависит от его состава, а конечный результат от соблюдения всех необходимых условий.По завершении процесса и полного остывания заготовки, ей придается надлежащий вид. Достигается это путем очистки и шлифовки.

Определение посредством химических экспериментов

Показательной является реакция с концентрированной азотной кислоты: если последнюю капнуть на поверхность медного изделия, произойдет окрашивание в зелено-голубой цвет.

Качественной реакцией на медь является растворение в соляной кислоте с последующим воздействием аммиаком. Если медный образец оставить в растворе HCl до полного или частичного растворения, а потом капнуть туда обычный аптечный нашатырный спирт, раствор окрасится в интенсивно синий цвет.

Важно: работа с химическими реактивами требует соблюдения мер предосторожности. Самостоятельные эксперименты нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении с применением средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки, фартук, очки)