Ar bronzu jāsaprot metāla sakausējums, kura pamatā ir vara, un tam pievieno leģējošus komponentus, palielinot gatavo materiālu cietību. Visbiežāk izmantotās ligatūras ir alva, hroms, svins, niķelis, alumīnijs un citi metāli. Bronzas sakausējuma fizikālajām īpašībām, kā arī tā krāsai un cietībai būs atšķirīgas īpašības, kas ir atkarīgas no ligatūras sastāvdaļu procentuālā sastāva.
Bronza, kurai ir izteikta sarkana nokrāsa, sastāv no palielināta vara daudzuma, un, ja sakausējumam ir pelēcīgs tērauda tonis, vara saturs tajā tiek samazināts līdz 30-35%. Bronza ir populārs materiāls, ko izmanto dažādās ekonomikas un rūpniecības jomās.
Īpašības
Bronzas sakausējums sastāv no vara un ligatūras, kas var būt gan metālu, gan nemetālu formā - bronzas markas ir atkarīgas no šī sastāva. Veicot tehnoloģiskus eksperimentus un zinātniskus pētījumus, tiek atrastas optimālās attiecības starp bronzas pamatni un tās sastāvdaļām. Kā piedevas visbiežāk tiek izmantotas:
- berilijs;
- alumīnijs
- cinks;
- alva;
- silīcijs;
- fosfors;
- dzelzs
- mangāns;
- svinu
- niķelis.
Pēc vēsturiskiem pierādījumiem pirmais bronzas materiāls tika izveidots pirms 3000 gadiem, un tas sastāvēja no vara un alvas. Nelielās proporcijās alva piešķir izkusušajai vielai cietību, elastību un atvieglo pašu kausēšanas procesu. Alvai ir šādas īpašības, ja tās koncentrācija materiālā nepārsniedz 4-4,8%. Ja ņem alvu apmēram 5% vai vairāk, gatavais sakausējums zaudē elastību, un, ja alvas koncentrācija pārsniedz 20%, iegūtais materiāls būs trausls.Ja kausēšanai ar varu pievieno beriliju, izvads būs ciets materiāls ar paaugstinātu fizikālo un ķīmisko izturību.
Izstrādājumus no šāda metāla sakausējuma var sagriezt vai metināt, izmantojot jebkura veida metināšanu.
Apvienojot varu ar silīciju un cinku Gatavajam materiālam būs laba elastība, kas ir lieliski piemērota izstrādājumu liešanai. Gatavā produkcija ir palielinājusi nodilumizturību un mehāniskās apstrādes laikā to neizdala. Turklāt bronzai ar silīcija un cinka ligatūru ir augsta izturība pret metāla termisko saspiešanu.
Ja varam pievieno svinu, tad tiek iegūts metāls, kuram ir pretkorozijas īpašības, izturīgs pret slīdēšanu un berzi, kā arī izturīgs un grūti izkausējams.
Apvienojot varu ar alumīniju, ir iespējams iegūt materiālu, kam ir augsts blīvums, zems slīdēšanas indekss, paaugstināta izturība pret rūsas veidošanos un izturība pret ķīmiski agresīvu vidi. Šāds metāls ir piemērots griešanai. Ja varam pievieno fosforu, tad kopā ar dažiem citiem ligatūras savienojumiem šī sastāvdaļa samazinās sakausējuma skābes īpašības.
Pievienojot varam jebkāda veida ligatūru, tā spēja vadīt karstumu ir ievērojami traucēta. Jo vairāk ligatu ir sakausējuma sastāvā, jo sliktāk tam ir siltumvadītspējas līmeņa indikators.
Runājot par bronzas sakausējuma izskatu ar vara saturu līdz 90% no tā, metālam būs sarkana nokrāsa, un ar vara saturu līdz 85% materiāls izrādīsies ar dzeltenu nokrāsu.
Tiek norādīts, ka, ja sakausējums sastāv tikai no 50% vara, tad materiāls no tā būs baltā tērauda krāsā, un, lai iegūtu melnu krāsu, vara koncentrācija tiek samazināta līdz 35%. Laika gaitā visi vara materiāli maina savu krāsu: tas tumšs temperatūras izmaiņu ietekmē, dažādu koncentrāciju skābes, sāļi, sārmi.
Sakausējumu galvenā klasifikācija
Atbilstoši tam, cik daudz sastāvdaļu ir iekļauti bronzas sakausējumā, bronza nosacīti tiek sadalīta divkomponentu (metāls un ligatūra, kas sastāv no 1 komponenta) vai daudzkomponentu. Turklāt bronzas materiāli tiek sadalīti nerūsējošie un alvas savienojumi. Preparāti bez alvas nesatur alvu. To klasifikācija tiek veikta, ņemot vērā to, kurš metāls, nevis alva, veic ligatūras funkciju.
Alva
Pievienojot alu varam, jūs varat iegūt lietuvju sakausējums. Bet papildus augstajam kausējuma indeksam šim sastāvam ir arī laba cietība. Bieži vien šādam metālam pievieno arī cinku, svinu un fosforu. Šāda ligatūra nodrošina gatavā materiāla izturību pret koroziju un padara to vēl piemērotāku kausēšanai un liešanai.
Alvas sakausējumā fosfors darbojas kā metāla deoksidators, un cinks zemās cenas dēļ samazina materiāla izmaksas, un tam nav īpašas ietekmes uz iegūtā metāla īpašībām. Lai ietaupītu alvas sakausējumos, ir atļauts saturēt līdz 10% cinka. Alvas pakāpes bronzas pakāpes ir labs variants apstrādes un pulēšanas darbiem. Gatavie izstrādājumi no alvas markām būs ļoti izturīgi.
Tiek izmantots bronzas sakausējums, kas satur līdz 8% alvas piemaisījumu štancēšana, velmēšana un kalšana. Šādu materiālu izmanto stiepļu, dažādu formu stieņu, kā arī lokšņu metāla izgatavošanai. Tiek izmantots sakausējums, kurā alva ligatūras veidā aizņem līdz 20% lietotu izstrādājumu ražošanai. Liešanas procesā šāda bronza pilnībā piepilda veidni un tajā pašā laikā tai ir neliela saraušanās daļa. Šāds materiāls ļauj izgatavot sarežģītas formas izstrādājumus, kā arī mākslinieciski nozīmīgus objektus.
Turklāt alvas bronza tiek izmantota sastāvdaļu un mehānismu ražošanai, kas darbosies jūras ūdenī.
Alumīnijs
Bronzas sakausējumos bieži izmanto alumīniju.Ligature satur no 6 līdz 12% šāda materiāla. Bronzas alumīnija sakausējumi var sastāvēt no viena komponenta (alumīnija) vai daudzām piedevām, ja sakausējumā ir arī dzelzs, niķelis un mangāns. Alumīnija pievienošana bronzai samazina gatavā materiāla blīvumu, tāpēc vieglo sakausējumu plaši izmanto kuģu būvē un kosmiskajā rūpniecībā.
Materiālam ar alumīnija piedevu ir lielāka berzes izturība, tāpēc sakausējumu izmanto arī darbgaldu, sildīšanas aprīkojuma, autotransporta līdzekļu detaļu ražošanā.
Silikāta
Silīciju var pievienot bronzai proporcijā no 3 līdz 5%. Gatavais sakausējums pārspēj alvas sakausējumus pretkorozijas īpašībās, un tam ir arī augsti mehāniskās stabilitātes un elastības rādītāji. Turklāt sakausējumi ar silīciju netiek magnetizēti un labi kalpo elektriskai metināšanai un lodēšanai.
Gatavie vara izstrādājumi ar silīciju ir augsta izturība pret agresīvu ķīmisku vidi skābju un sārmu, kā arī gāzu veidā. Šādu materiālu izmanto gāzes cauruļvadu vai kanalizācijas ūdens sistēmas ražošanai.
Silīcija bronzu var papildus leģēt ar mangānu.
Mangāns
Dažādās nozarēs bronzas sakausējums, kas satur mangānu tā sastāvā: no 4 līdz 5%. Materiālam ir raksturīgās pazīmes: augsta izturība, elastība un izturība pret koroziju. Šādi sakausējumi veido detaļas dažādiem mehānismiem. Kad mangāna saturs bronzas sakausējumā ir lielāks par 1%, materiāla cietība palielinās, bet vielas viskozitāte un kausējamība samazinās.
Turklāt sakausējumus ar mangānu ir grūti metināt.
Svins
Pievienojot svina komponentu varam, tiek iegūts augstas stiprības, nodilumizturīgs sakausējums. To izmanto tādu gultņu ražošanā, kas ilgstoši rotē, notiek paaugstināta spiediena un liela ātruma apstākļos. Bronzu ar svina ligatūru izmanto tādu ierīču detaļu ražošanā, kuras darbojas agresīvā ķīmiskā vidē, materiāls tiek izmantots aizsardzībai pret radiāciju, munīcijas, stikla ražošanā, kā dažādu tipogrāfijas tintes krāsu pigmenti.
Berilijs
Berilija pievienošana varam veido bronzas sakausējumu, kurā tiek novērotas paaugstinātas izturības, elastības un plūstamības īpašības. Turklāt materiālam ir laba elektrovadītspēja un ir siltumvadītājs. Sakausējums ir izturīgs pret koroziju, tas ražo produktus atsperu un sarežģītu mehānismu veidā, materiāls tiek izmantots elektrotehnikā šķiedru optikas izstrādājumu un mikroshēmu ražošanā.
Berilija bronzas sakausējums ļauj no tā veikt vismazākās detaļas, ko var izmantot instrumentācijā, datoru un telefona tehnoloģijās, multimediju ierīcēs un tā tālāk. Berilija satura norma sakausējumā svārstās no 0,7 līdz 2,5%.
Pēc īpašas termiskās apstrādes sakausējums tiek atdzesēts, kas tam piešķir paaugstinātas cietības īpašības.
Marķēšana
Lai bronzas sakausējumus atdalītu viens no otra, tika ieviests noteikts marķējums. Kā arī ir speciālas tehniskās tabulasar kuru tehnologs var noteikt, kuru bronzas zīmolu izmantot konkrēta uzdevuma veikšanai, noskaidrot tabulas datus par sakausējuma sastāvu, tā fizikāli ķīmiskajām īpašībām un pielietošanas iespējām.
Viens no otra esošie bronzas zīmoli ligatūras sastāvā atšķiras vara procentos. Bronzas sakausējumu marķēšana ir burtu un ciparu apzīmējums. Piemēram, šāda zīmola atšifrēšana var nozīmēt, ka nosaukuma burti atbildīs ķīmiskajiem elementiem, un cipari norāda ligatūras procentuālo daudzumu. Saskaņā ar GOST, digitālie dati nesatur norādes par vara sakausējuma saturu, jo ir skaidrs, ka tā ir galvenā sastāvdaļa.
Bet visām ligatūras normām jāatbilst noteiktajiem valsts standartiem.
Bronzas sakausējums tiek saīsināts Br. Nākamais ir burts, kas norāda ligatūras galveno komponentu, un pēc tam pārējās sastāvdaļas. Runājot par skaitļiem, tie ir sakārtoti dilstošā secībā, norādot ligatūru komponentu procentuālo daudzumu. Piemēram, BRAZHN 10-4-5 zīmola bronza ir no vara izgatavots sakausējums ar alumīniju, dzelzi un niķeli. Turklāt sakausējumā alumīnijs ir 10%, dzelzs - 4%, niķelis - 5%. Pārējais tas ir varš.
Kad nav zināms bronzas sakausējuma zīmols, materiāls tiek pakļauts ķīmiskai un fiziskai analīzei. Ir nepieciešami precīzi dati par darbiniekiem, kuriem, izmantojot sakausējuma īpatnējo svaru, ir jānosaka sagataves svars. Katram tērauda ražošanas uzņēmumam ir sava tehniskā laboratorija, kas palīdz risināt šāda veida problēmas.
Bronza - kāda veida metāls un kur to izmanto - skatiet zemāk redzamo video.
