Smältning av kopparlegeringar: ren koppar, mässing och brons

Varför smältkontroll avgör gjutkvalitet

Smältning är inte bara en fråga om att förvandla solid kopparlegering till flytande metall. Sättet som en degel förvärms, i vilken ordning laddningen laddas, det ögonblick som deoxidation utförs och tiden som badet tillbringar ovanför dess likvidus lämnar alla permanenta märken på det färdiga gjutgodset. Gasporositet, oxidinneslutningar, zinkförlust och hårda fläckar börjar i ugnen, inte i formen. Den här guiden beskriver praktisk smältning för tre familjer som beter sig väldigt olika: ren koppar, mässing och gjuten brons.

Smältande ren koppar

Förvärm degeln tills den lyser mörkrött, ladda sedan ett torrt kolskydd 30-50 mm tjockt i botten. Ladda skrot, block och stänger i ordningsföljd, avsluta med elektrolytisk koppar ovanpå så att materialet av högsta renhet kommer in i badet sist. Förvärmningstillsatser kan placeras på ugnens mynning, men kallt material får aldrig tryckas in i flytande metall. Håll laddningen i rörelse under smältning för att förhindra överbryggning och lokal överhettning.

Låt badet smälta helt vid 1200-1220 grader och deoxidera med fosforkoppar vid 0,3-0,4% av badets vikt. Deoxidationsreaktionen är:

5Cu2O + 2P → P2O5 + 10Cu

P2O5 lämnar som gas, medan kvarvarande fosfor bildar en fosfatslagg som flyter och skummas av innan den hälls. Den ofta kopierade bireaktionen Cu2O + P2O5=2CuPO3 är kemiskt felaktig och bör inte återges i träningsmaterial. Skumma slaggen och häll i 1100-1200 grader.

Smältande mässing

Mässing är kopparlegerad huvudsakligen med zink. Vanliga binära Cu-Zn-legeringar används för smidesbearbetning, medan specialmässing innehåller kisel, aluminium, mangan, bly, järn eller nickel; de flesta gjutna mässing är specialmässing.

Ladda smink-:sikta på minst 30 % nytt material och högst 70 % avkastning i vikt. Väl-sorterade avkastning kan nå 90 % eller mer med utmärkta resultat när spektrografisk verifiering bekräftar sammansättningen, men ett högt avkastningsinnehåll kräver noggrann uppmärksamhet på föroreningsackumulering.

Renlighet:varje laddningsbit måste vara torr och ren; sandblästra smuts och rosta bort innan laddning. Metallbitar bör inte överstiga en tredjedel av degelns diameter eller fyra femtedelar av dess djup.

Verktyg:deglar måste vara sprickfria-, nya deglar värmas långsamt, använda deglar rena från slagg. När du byter legeringsfamilj, tvätta först degeln med en smälta av samma serie. Omrörarstavar är belagda med grafit eller eldfast, aldrig vanligt järn, vilket förorenar smältan. Götformar rengörs, beläggs och förvärms till 100-150 grader.

Förvärm degeln till mörkröd, lägg 20-40 mm kol, tillsätt elektrolytisk koppar och smält snabbt. Tillsätt masterlegeringar med den högsta smältpunkten först, sedan återvänder, håll badet täckt med träkol. Avoxidera med fosforkoppar vid 0,04-0,06 % P av kopparvikten vid 1150-1200 grader; deoxiderade gjutgods visar mätbart bättre ytkvalitet. Lägg till legeringselement efter kvalitet: aluminium-koppar masterlegering vid 1100-1120 grader; zink och aluminium i omgångar vid 1100-1150 grader med strömmen avstängd under omrörning. För kiselmässing tillsätt kisel före zink; för bly mässing lägg till zink före bly. Tillsätt aldrig zink över 1200 grader, där förlusten av förångning blir allvarlig.

Kors-kontamination förtjänar särskild omsorg. Efter smältning av aluminium-bärande legeringar får deglar och verktyg inte användas för tennbrons utan tvättsmälta. Aluminium är ofarligt, till och med önskvärt, i aluminiumbrons, men det är den mest skadliga föroreningen i tennbrons.

Smältgjuten brons

Gjutna bronser delar upp sig i tennbronser, där tenn är det huvudsakliga legeringselementet och ger bra slitage- och korrosionsbeständighet plus användbar styrka och plasticitet, och tennfria bronser som aluminium-, bly- och kiseltyperna.

För tennbronser som ZCuSn10Pb1 och ZCuPb10Sn10, förvärm degeln, tillsätt 20-40 mm träkol, smält elektrolytisk koppar snabbt, tillsätt returer under tak, tillsätt sedan fosforkoppar med cirka 0,5 % av laddningen för bronsfosfor-tenn. Tillsätt zink, tenn och bly i följd under kontinuerlig omrörning, justera till 1100-1150 grader, skumma, tillsätt ca 0,1% fosforkoppar för slutlig deoxidation, strö halmaska ​​på ytan och häll vid 1130-1180 grader.

För aluminiumbrons som ZCuAl10Fe3 och ZCuAl10Fe3Mn2, använd aldrig en degel som har smält andra legeringar. Förvärm, tillsätt flussmedel och förvärmd stålplåt med låg-kolhalt vid cirka 200 grader tillsammans med returer. Rör om och höj badet till 1150-1180 grader, avoxidera med 0,3 % fosforkoppar och tillsätt flussmedel. Tillsätt förvärmt aluminium och mangan i omgångar, tryck varje sats under ytan med omröraren, justera till 1120-1220 grader, täck med halmaska ​​och häll vid 1160-1200 grader.

Aluminiumbrons och kiselbrons tenderar att bilda Al2O3- och SiO2-filmer med hög-smältpunkt- som orsakar slagginslutningar, så håll badet täckt och undvik våldsam omrörning nära ytan.

Kors-Skärregler: Tid, omrörning och täck

Förkorta smälttiden:en längre smältning innebär mer elementutbränning och mer gasupptagning. Förvärm laddningen och håll ugnsdriften kompakt.

Rör om med grafitstavar:järnstavar löses upp i badet och släpper oxidinneslutningar, medan grafitomrörare håller sammansättningen enhetlig utan kontaminering.

Täckmedel:glas eller borax vid 0,8-1,2 % av laddningen med ett 10-15 mm lock, eller kol vid 0,5-0,7 % med ett 25-35 mm lock. Ta bort locken bara precis innan hällning; kol kan lämnas på plats för att fungera som en gjutfördämning.

FAQ

F: Varför används ett kolskydd överhuvudtaget?
Locket utesluter luft från badet, vilket begränsar oxidation av koppar och förlusten av flyktiga ämnen som zink, och det hjälper också till att hålla värmen i degeln.

F: Hur mycket fosforkoppar ska användas för ren koppar?
Tillsätt 0,3-0,4% av badets vikt vid 1200-1220 grader, skumma sedan fosfatslaggen innan den hälls vid 1100-1200 grader.

F: Varför får zink aldrig tillsättas över 1200 grader?
Zink förångas snabbt vid den temperaturen, så en stor del av tillsatsen går förlorad som rök, kvaliteten avviker från specifikationen och arbetsmiljön försämras.

F: Kan mässing smältas från 100 % avkastning?
Väl-sorterade avkastningar över 90 % kan fungera, men bara när spektrografisk verifiering bekräftar att sammansättningen och föroreningsnivåerna övervakas noggrant mellan heaten.

F: Varför behöver aluminiumbrons sin egen degel?
Aluminium som lämnas i en degel är fördelaktigt i aluminiumbrons men är den mest skadliga föroreningen i tennbrons, där det försämrar duktiliteten och främjar inneslutningar.

F: Varför undvika järnrörsstavar?
Järn löser sig i kopparbadet och frigör oxidinneslutningar; grafit eller eldfasta-belagda stavar håller smältan ren och sammansättningen enhetlig.