Bronze é uma liga à base de cobre. Os metais auxiliares podem ser níquel, zinco, estanho, alumínio e outros. Neste artigo, consideraremos tipos, recursos tecnológicos, químicos. a composição do bronze, bem como os métodos para sua fabricação.
Classificação
1. De acordo com a composição química, este metal é geralmente dividido em dois grupos. O primeiro é o bronze de estanho. Neles, o estanho é o principal elemento de liga. O segundo é sem estanho. Falaremos sobre isso com mais detalhes abaixo.
2. De acordo com as características tecnológicas do bronze, costuma-se dividi-lo em deformável e fundição. Os primeiros são bem processados sob pressão. Estes últimos são usados para peças moldadas.
Este metal, comparado ao latão, possui propriedades antifricção, mecânicas e resistência à corrosão muito melhores. De fato, o bronze é uma liga de cobre e estanho (como principal elemento auxiliar). Níquel e zinco não são os principais elementos de liga aqui; para isso, são utilizados componentes como alumínio, estanho, manganês, silício, chumbo, ferro, berílio, cromo, fósforo, magnésio, zircônio e outros.
Bronze de Estanho: Fundição
Vamos descobrir o que é esse metal. O bronze estanho (foto abaixo mostra peças fundidas) é uma liga que possui menor fluidez que outros tipos. No entanto, possui uma retração volumétrica insignificante, o que possibilita a obtenção de peças moldadas em bronze. Essas propriedades determinam o uso ativo do bronze na fundição de peças antifricção. Além disso, a liga considerada é utilizada na fabricação de conexões destinadas à operação em meio aquoso (incluindo água do mar) ou em vapor de água, em óleos e sob alta pressão. Existem também os chamados bronzes fundidos não padronizados para fins responsáveis. São utilizados na produção de rolamentos, engrenagens, buchas, peças de bombas, anéis de vedação. Essas peças são projetadas para operar sob alta pressão, altas velocidades e baixas cargas.
Bronze de chumbo
Esta subespécie de ligas de estanho para fundição é utilizada na fabricação de rolamentos, vedações e peças moldadas. Esses bronzes são caracterizados por baixas propriedades mecânicas, pelo que, no processo de fabricação de rolamentos e buchas, são simplesmente aplicados a uma base de aço na forma de uma camada muito fina. Ligas com alto teor de estanho têm propriedades mecânicas mais altas. Portanto, eles podem ser usados sem um suporte de aço.
Bronze de Estanho: Deformável
As ligas processadas por pressão são geralmente divididas nos seguintes grupos:estanho-fósforo, estanho-zinco e estanho-zinco-chumbo. Eles encontraram sua aplicação na indústria de celulose e papel (as redes são feitas a partir deles) e na engenharia mecânica (produção de molas, rolamentos e peças de máquinas). Além disso, esses materiais são utilizados na fabricação de produtos bimetálicos, hastes, fitas, tiras, engrenagens, engrenagens, buchas e gaxetas para máquinas de alta carga, tubos para instrumentação, molas de pressão. Na engenharia elétrica, o uso generalizado do bronze (forjado) se deve às suas excelentes propriedades mecânicas (além de altas características elétricas). É usado na fabricação de molas portadoras de corrente, conectores, contatos. Na indústria química, os bronzes de estanho são utilizados para produzir fio de mola, na mecânica de precisão - conexões, na indústria de papel - raspadores, nas indústrias automotiva e de tratores - buchas e rolamentos.
Estas ligas podem ser fornecidas nos estados extra duro, duro, semi-duro e macio (recozido). Os bronzes de estanho são geralmente trabalhados a frio (laminados ou trefilados). O metal quente é apenas prensado. Sob pressão, o bronze é perfeitamente trabalhado tanto a frio quanto a quente.
Bronze Berílio
Esta é uma liga pertencente ao grupo de metais endurecedores por precipitação. Possui altas propriedades mecânicas, físicas e elásticas. O bronze de berílio tem um alto nível de resistência ao calor, resistência à corrosão e resistência cíclica. É resistente a baixastemperatura, não magnetiza e não produz faíscas ao ser atingido. O endurecimento dos bronzes de berílio é realizado a temperaturas de 750-790 graus Celsius. A adição de cob alto, ferro e níquel contribui para diminuir a taxa de transformações de fase durante o tratamento térmico, o que facilita muito a tecnologia de envelhecimento e endurecimento. Além disso, a adição de níquel contribui para o aumento da temperatura de recristalização, e o manganês pode substituir, embora não completamente, o caro berílio. As características do bronze acima tornam possível o uso desta liga na fabricação de molas, peças de mola e membranas na indústria relojoeira.
Uma liga de cobre e manganês
Este bronze possui altas propriedades mecânicas especiais. É processado por pressão, tanto a frio como a quente. Este metal é caracterizado por alta resistência ao calor, bem como resistência à corrosão. Uma liga de cobre com adição de manganês encontrou ampla aplicação em acessórios para fornos.
Bronze de silício
Esta é uma liga que contém níquel, menos frequentemente manganês. Tal metal é caracterizado por propriedades mecânicas, antifricção e elásticas ultra- altas. Ao mesmo tempo, o bronze de silício não perde sua plasticidade em baixas temperaturas. A liga é bem soldada, processada por pressão em altas e baixas temperaturas. O metal em questão não é magnetizado, não faisca quando atingido. Isso explica o uso generalizado do bronze (silício) na construção naval marítima na fabricação de peças antifricção, rolamentos, molas,grelhas, evaporadores, malhas e buchas guia.
Fundição de ligas sem estanho
Este tipo de bronze é caracterizado por boas propriedades anticorrosivas, antifricção e alta resistência. Eles são usados para a fabricação de peças que são operadas em condições particularmente difíceis. Isso inclui engrenagens, válvulas, buchas, engrenagens para turbinas e guindastes potentes, sem-fim que trabalham em conjunto com peças de aço temperado, rolamentos que operam sob alta pressão e cargas de choque.
Como fazer bronze?
A produção deste metal deve ser realizada em fornos especiais para fundição de ligas de cobre. A carga de bronze pode ser feita a partir de metais frescos ou com a adição de resíduos secundários. O processo de fusão geralmente é realizado sob uma camada de fundente ou carvão.
O processo usando uma carga de metais frescos ocorre em uma certa sequência. Primeiro, a quantidade necessária de fluxo ou carvão é carregada em um forno altamente aquecido. Então cobre é colocado lá. Depois de esperar que derreta, aumente a temperatura de aquecimento para 1170 graus. Depois disso, o fundido deve ser desoxidado, para o qual é adicionado cobre fosforoso. Este processo pode ser realizado em duas etapas: diretamente no forno e depois na panela. Neste caso, o aditivo é introduzido em proporções iguais. Em seguida, os elementos de liga necessários aquecidos a 120 graus são adicionados ao fundido. Os componentes refratários devem ser introduzidos na forma de ligaduras. Mais bronze fundido (foto,abaixo, demonstra o processo de fundição) é agitado até que todas as substâncias adicionadas estejam completamente dissolvidas e aquecidas até a temperatura desejada. Ao sair do forno a liga resultante, antes de vazar, ela deve ser finalmente desoxidada com o restante (50%) de cobre fosforoso. Isso é feito para liberar o bronze dos óxidos e aumentar a fluidez do fundido.
Fundição de materiais reciclados
Para fazer bronze usando metais reciclados e resíduos, a fusão deve ser feita na seguinte ordem. Primeiro, o cobre é fundido e desoxidado com aditivos de fósforo. Em seguida, os materiais circulantes são adicionados ao fundido. Depois disso, os metais são completamente fundidos e os elementos de liga são introduzidos na sequência apropriada. No caso de a carga consistir em uma pequena quantidade de cobre puro, é necessário primeiro derreter os metais circulantes e depois adicionar cobre e elementos de liga. A fusão é realizada sob uma camada de fundente ou carvão.
Após fundir a mistura e aquecê-la até a temperatura desejada, é realizada a desoxidação final da mistura com cobre fosforoso. Em seguida, o fundido é coberto por cima com carvão calcinado ou fluxo seco. O consumo deste último é de 2-3 por cento em peso do metal. O fundido aquecido é mantido por 20 a 30 minutos, agitado periodicamente e, em seguida, a escória separada é removida de sua superfície. Tudo, o bronze está pronto para a fundição. Para uma melhor remoção da escória, pode-se adicionar areia de quartzo à panela, que a engrossa. Para determinar se o bronze está pronto para ser moldado em moldes, umateste tecnológico. A fratura de tal amostra deve ser uniforme e limpa.
Alumínio Bronze
É uma liga de cobre e alumínio como elemento de liga. O processo de fusão deste metal difere significativamente do anterior, o que é explicado pelas características químicas do componente auxiliar. Considere como fazer bronze usando componentes de liga de alumínio. Na fabricação deste tipo de liga utilizando materiais reciclados na carga, não é utilizada a operação de desoxidação com componentes de fósforo. Isso se deve ao fato de que o fósforo é caracterizado por uma menor afinidade pelas moléculas de oxigênio do que o alumínio. Você também deve estar ciente de que esse tipo de bronze é muito sensível ao superaquecimento, portanto, a temperatura não deve exceder 1200 graus. Em um estado superaquecido, o alumínio é oxidado e a liga de bronze fica saturada com gases. Além disso, o óxido formado durante a fusão desse tipo de bronze não é reduzido pela adição de desoxidantes, sendo muito difícil removê-lo do fundido. O filme de óxido tem um ponto de fusão muito alto, o que reduz significativamente a fluidez do bronze e causa rejeição. A fusão é realizada de forma muito intensa, nos limites superiores das temperaturas de aquecimento. Além disso, o fundido acabado não deve ser retido no forno. Ao derreter bronze de alumínio, recomenda-se usar um fluxo de 50% de carbonato de sódio e 50% de criolita como camada de cobertura.
O fundido acabado é refinado antes de despejar em moldes pela introdução de cloreto de manganês nele, oucloreto de zinco (0,2-0,4% da massa total da carga). Após este procedimento, a liga deve ser mantida por cinco minutos até a completa cessação da evolução gasosa. Depois disso, a mistura é levada à temperatura necessária e despejada em moldes.
Para evitar a segregação em um bronze fundido com alto teor de impurezas de chumbo (50-60%), recomenda-se adicionar 2-2,3% de níquel na forma de ligaduras de cobre-níquel. Ou, como fundentes, é necessário utilizar o sal sulfato de metais alcalinos. Níquel, prata, manganês, se fizerem parte do bronze, devem ser introduzidos no fundido antes do procedimento de adição de estanho. Além disso, para melhorar a qualidade da liga resultante, às vezes ela é modificada com pequenos aditivos à base de metais refratários.
