Из-за отличной коррозионной стойкости и адаптивности, бронза часто используется в индивидуальных приложениях для современного глубоководного морского инженерного дела и износостойких подшипников. Обработка бронзы может решать требования сопротивления металлическому трению и самосмазывания, что делает её широко применимой в втулках, шестернях, корпусах и других компонентах. Ниже я опишу основные типы бронзы, её обрабатываемость, основные марки, сложности при обработке и производные бронзовые материалы, чтобы помочь вам получить всестороннее понимание основ и применений обработки бронзы.
10 основных типов бронзы, grades и составы
Из-за различий в их внутренней микроструктуре и составе сплава, бронзовые материалы обладают разными химическими свойствами и характеристиками. Ниже я классифицирую и опишу распространённые типы бронзы, с которыми сталкивались инженеры за более чем десятилетний практический опыт.
Оловянная бронза
Олово — основной легирующий элемент, с содержанием олова обычно от 3% до 14%, свинца — от 2% до 5%, остальное — в основном медь. Обладает хорошей литейной способностью, износостойкостью и коррозионной стойкостью. Распространённые марки включают C51000, C51100, C51900 и C52100.
Алюминий Бронза
Алюминий — основной легирующий элемент, с содержанием алюминия от 5% до 12%. Содержание железа — от 1% до 5%, никеля и марганца — от 0% до 5%. Обладает высокой прочностью, отличной износостойкостью и выдающейся коррозионной стойкостью в морской воде. Распространённые марки включают C6140, C6240, C6190, C9540 и C9550. Подходит для морских компонентов, химического оборудования, шестерен и других изделий.
Бериллиевая бронза
Бериллий — основной добавочный элемент в бронзовой базе, с содержанием от 0.2% до 2.5%. Обладает чрезвычайно высоким пределом упругости, пределом усталости и износостойкостью, а также хорошей электропроводностью и теплопроводностью, немагнитными свойствами. Распространённые марки включают C17200, C17510, C17300 и C17460. Обычно используется в прецизионных инструментах, пружинах, шестернях часов, взрывозащищённых инструментах и других изделиях.
Кремниевая бронза
Кремний — основной легирующий элемент, с содержанием кремния обычно от 2.7% до 4%. Содержание марганца и цинка менее 1.5%, никеля — менее 0.6%. Обладает хорошей коррозионной стойкостью, высокой температурной прочностью и обрабатываемостью. Распространённые марки включают C65500, C64700 и C65100. Используется при производстве химического оборудования, трубопроводов, клапанов и других изделий.
Марганцевая бронза
Марганец и цинк — основные легирующие элементы, с содержанием марганца от 1% до 5%, цинка — от 30TP3T до 42TP3T, а остальное — медь в диапазоне от 57TP3T до 66TP3T. Марганцевая бронза обладает высокой прочностью и твердостью, хорошей коррозионной стойкостью. Распространённые марки включают C6730, C6731 и C8630. В основном используется для изготовления морских компонентов и механических деталей.
Хромовая бронза
Хром — основной укрепляющий легирующий элемент, с содержанием хрома от 0.5% до 1.2%. Содержание меди — более 99.%, а общие примеси, такие как Fe, Si и Pb, не превышают 0.2%. Распространённые марки для металлургов включают C1800, C1810 и C1820. Обладает хорошей электропроводностью, теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Используется в компонентах электродвигателей, электродах сопротивления, компонентах высокотемпературных переключателей и других изделиях.
Кадмиевая бронза
Кадмий — основной легирующий элемент, с содержанием кадмия от 0.8% до 1.3%, а медь составляет более 98.5%. Обладает хорошей коррозионной и износостойкостью. Распространённые марки включают C16200 и C14300. Обычно используется в морском инженерном оборудовании, химическом оборудовании и других областях. При обработке кадмиевой бронзы требуется защита от паров или пыли кадмия, поскольку кадмий — токсичный тяжелый металл.
Циркониевая бронза
Цирконий — основной легирующий элемент, с содержанием циркония от 0.1% до 0.4%. Распространённые марки включают C18150 и C18155. Цирконий повышает прочность и обеспечивает хорошую высокотемпературную прочность и коррозионную стойкость. Используется в высокотемпературных подшипниках, электродах сопротивления, оборудовании для ядерной промышленности и других изделиях.
Титановая бронза
Титановая бронза — это медный сплав с медью в качестве основы и титаном в качестве основного легирующего элемента. Содержание титана варьируется от 2,9% до 6,0%. Распространённые рыночные марки включают C1990, C1990HP и C1990HC. Обладает высокой прочностью, высокой эластичностью, коррозионной стойкостью, стойкостью к высоким температурам и немагнитными свойствами. Используется в электронике, коммуникационном оборудовании, аэрокосмической промышленности, морском машиностроении и других областях.
Магнииевая бронза
Магний — основной добавляемый элемент, содержание магния варьируется от 0,4% до 0,8%. Остальное — медь, с возможными следовыми примесями таких элементов, как Fe, Si и Pb. Распространённые марки включают C1865 и C1866. Магнииевая бронза обладает хорошей коррозионной стойкостью, стабильностью при высоких температурах и сопротивлением окислению. Обычно используется в кабелях, антеннах для самолётов, медных втулках, гидравлических компонентах и других областях.
Вышеуказанная классификация основана на составе сплава. Различные типы бронзы отличаются по характеристикам и областям применения, и выбор можно делать в соответствии с конкретными требованиями.
Характеристики бронзы
При обработке бронзы необходимо учитывать её физические и химические свойства. Это помогает поддерживать стабильные параметры производства во время обработки и обеспечивает правильный выбор материала в соответствии с требованиями к характеристикам для различных применений.
Физические свойства
Плотность обычно варьируется от 4,41 до 8,92 г/см³. Содержание легирующих элементов, таких как олово и алюминий, влияет на плотность различных типов бронзы. Например, оловянная бронза имеет плотность примерно 8,8 г/см³, а алюминиевая бронза — примерно 7,5–8,0 г/см³.
Сайт температура плавления бронзы варьируется от 800 до 1083°C. Чистая медь имеет температуру плавления 1083°C. После добавления таких элементов, как олово или алюминий, температура плавления снижается. Например, бронза, содержащая 25% олово, имеет температуру плавления примерно 800°C.
Сайт твердость бронзы обычно варьируется от 100 до 200 HV, в зависимости от состава и условий термической обработки. Например, оловянно-фосфорная бронза имеет твердость примерно 130 HV, а алюминиевая бронза — 150–200 HV.
Прочность на разрыв прочность на растяжение.
Электропроводность обычно составляет от 300 до 600 МПа. Например, напечатанная оловянная бронза имеет предел прочности примерно 500 ± 50 МПа, а после термической обработки показатели могут быть выше.
электрическая проводимость бронзы составляет примерно 30%–70% IACS (Международный стандарт отпущенной меди), в зависимости от состава сплава. Например, оловянная бронза обладает электрической проводимостью примерно 30%–50% IACS, а алюминиевая бронза — примерно 50%–70% IACS. Удлинение при разрыве.
обычно составляет от 10% до 30%, что указывает на наличие у бронзы определённой пластической деформационной способности, хотя и ниже, чем у чистой меди.
Сложность обработки бронзы
Для удовлетворения требований к применению различных бронзовых деталей обычно обрабатывают бронзовые материалы следующим образом:
1. Механическая резка и обработка.
Резка пилой с высокоскоростными стальными пилами / биметаллическими пилами: обычно используется перед механической обработкой для подготовки резки стержней и пластин в соответствии с размерами заготовки.
Характеристики:
Бронза склонна прилипать к инструменту и обладает высокой ударной вязкостью, поэтому следует использовать твердосплавные инструменты YG с большими углами наклона и острыми режущими кромками.
2. Обработка формовкой пластмасс
Благодаря отличной пластичности и обрабатываемости бронзы, конструкционные профили успешно перерабатываются в мелкие прокладки, пружинные пластины, кольцевые детали, медные провода, медные стержни и капиллярные трубки с помощью серии методов прессования, таких как экструзия, штамповка, гибка и вытяжка.
3. Литейная обработка
Включая литейное формование под давлением, центробежное литье, пескоструйное литье и более сложное инвестиционное литье.
Обычное литейное формование под давлением используется для производства мелких металлических аксессуаров. Центробежное литье позволяет изготавливать бронзовые втулки, корпуса подшипников и втулки. Пескоструйное литье применяется для изготовления корпусов турбинных клапанов, а инвестиционное литье обеспечивает очень высокую точность и возможность изготовления деталей со сложной формой, таких как индивидуальные клапаны.
4. Термическая обработка и закалка
Отпуск:
Рекристаллизационный отпуск: устраняет упрочнение, вызванное холодной обработкой бронзы (например, холодная прокатка и холодное вытягивание), восстанавливает пластичность и ударную вязкость, а также повторно рафинирует зерна для облегчения последующей обработки. Подходит для олова бронзы, алюминиевой бронзы и др.
Стресс-отпуск: устраняет остаточные внутренние напряжения, возникающие при литье, сварке и механической обработке бронзы, предотвращая деформацию или трещины во время эксплуатации. Температура обычно ниже температуры рекристаллизации.
Обработка раствором и старение
Обработка раствором: подходит для бронз с добавками таких элементов, как бериллий, кремний, хром и цирконий (например, бериллиевая бронза и алюминиевая бронза). Сплав нагревается до высокой температуры для полного растворения упрочняющей фазы в медной матрице, образуя сверхнасыщенный твердый раствор, а затем быстро охлаждается (закалка).
Старение: После обработки раствором бронза нагревается до более низкой температуры (например, 300–500°C) и выдерживается, что значительно повышает прочность, твердость и упругость сплава при сохранении хорошей электропроводности и коррозионной стойкости.
Гомогенизационный отпуск
Применяется в основном для литой бронзы, чтобы устранить дендритную сегрегацию, возникающую при затвердевании, делая состав и структуру сплава более однородными, улучшая технологические свойства и механические характеристики, а также создавая хорошую структурную основу для последующей обработки или термическая обработка.
Виды бронзовых аксессуаров и распространенные виды поверхностных обработок
Бронзовые аксессуары представлены в широком ассортименте, и различные типы отличаются по применению и характеристикам. Ниже приведены распространенные виды бронзовых аксессуаров и сценарии их использования:
Бронзовые крепежные изделия
Болты, винты и шпильки могут использоваться для соединения металлических частей судна, дерева, пластмасс и т.д.
Гайки используются вместе с болтами, в основном для фиксации трубопроводов и механических частей.
Плоские и пружинные шайбы применяются для распределения давления и предотвращения откручивания. Бронзовые шайбы более подходят для влажных и коррозийных условий эксплуатации.
Бронзовые соединители
Используются для соединения труб и углов. Бронзовый материал устойчив к коррозии и давлению, подходит для петель и складных механизмов, широко применяется для дверей, окон и мебели для открытия и закрытия. Засов и штифты также могут быть изготовлены из бронзовых прутков.
Декоративные детали из бронзового материала
Бронзовые материалы широко использовались в древних колокольнях для колесниц, в аксессуарах для осей, бронзовых украшениях мебели, таких как кольца для подвешивания, накладки на ножки и ременные аксессуары, объединяя усиление, практичность, декоративность и символизм статуса.
Аксессуары для инструментов и оборудования
Используются для окончания осей длинноруких оружий (таких как геи, копья и пики); для фиксации и поддержки плечей арбалетов на каретках или арбалетах, помогают при натяжении и стабилизации стрельбы; бронзовые поверхности ножен часто сочетаются с деревянными или кожаными чехлами для защиты мечей и повышения декоративности.
Бронзовые подшипники и скользящие части
Втулки подшипников используются в вращающихся или скользящих частях машин, обладают износостойкостью и самосмазывающимися свойствами, широко применяются в двигателях, насосах, коробках передач и т.д.
Планки и направляющие: используются в механических передачах или устройствах позиционирования. Бронзовые планки и направляющие работают вместе для обеспечения плавного скольжения.
Плюсы и минусы бронзы по сравнению с другими металлическими материалами
Как важный металлический материал, бронза обладает следующими преимуществами и недостатками по сравнению с другими распространёнными металлическими материалами (такими как чистая медь, латунь, сталь, алюминиевые сплавы и т.д.):
Преимущества
Бронза обладает высокой коррозионной стойкостью и хорошо работает в условиях морской воды и слабых кислот, что делает её подходящей для судовых деталей и подобных применений.
Бронза имеет высокую твердость, низкий коэффициент трения, хорошую износостойкость и менее склонна к заеданию с сопряжёнными деталями.
Отличные литейные свойства: бронза имеет относительно низкую температуру плавления (обычно 700–900°C), хорошую текучесть и низкое усадочное расширение при затвердевании, что делает её подходящей для литья сложных форм, таких как древние бронзовые изделия и прецизионные отливки.
Недостатки
Ограниченная пластичность: Некоторые бронзы (например, бронза с высоким содержанием олова) могут проявлять хрупкость при низких температурах или при высоких нагрузках. Их прочность не так хороша, как у стали или алюминиевых сплавов, и легко может произойти разрушение.
Высокая стоимость: Стоимость сырья и производства бронзы обычно выше, чем у обычной стали или алюминиевых сплавов, особенно для некоторых высокопроизводительных бронз (например, бериллиевая бронза).
Как контролировать качество материала и производственный процесс при обработке бронзы
Закупка и инспекция сырья
Выбирайте стабильных и надежных поставщиков и используйте спектрометры для проверки состава бронзового сырья, чтобы обеспечить соответствие стандартам.
Процесс плавки и литья
Строго контролируйте температуру плавления, время и параметры литья бронзы, чтобы обеспечить однородный состав сплава, уменьшить окисление, пористость и включения, а также улучшить качество литья.
Управление процессом обработки
Разумно контролируйте параметры горячей (холодной) обработки и фрезерования, а также регулярно проверяйте рабочее состояние пресс-форм, инструментов и шпинделей оборудования.
Термическая обработка и обработка старением
Выбирайте соответствующие процессы термической обработки в соответствии с требованиями к индивидуальным бронзовым деталям и точно контролируйте температуру и время.
Инспекция и тестирование готовой продукции
Посредством визуального осмотра, микрометрических измерений и контроля на КИМ (координатно-измерительной машине) всесторонне оценивайте соответствие бронзовых аксессуаров, чтобы гарантировать, что обработанные на ЧПУ бронзовые детали соответствуют требованиям чертежей заказчика.
Как найти надежный завод по механической обработке бронзы
Уточните требования и цели
Сначала четко определите основные требования, такие как материал бронзы, точность размеров, обработка поверхности, количество заказа, сроки поставки, чертежи и образцы, чтобы поставщики точно понимали требования проекта.
Технические возможности и уровень процесса
Отдавайте предпочтение производителям с множеством процессов литья и механической обработки бронзы, профессиональными инженерными командами, многоосевыми Обработка на станках с ЧПУ, а также высокостандартным контролем для обеспечения технологичности продукции и точности обработки.
Система контроля качества
Обратите внимание на наличие у производителя полной сертификации качества, процессов инспекции и возможностей контроля стабильности партий (сертификация ISO 9001-2015).
Гибкость производства и возможности поставки
Оцените производственные мощности производителя, цепочку поставок материалов и скорость выполнения заказов, чтобы обеспечить своевременное производство образцов и стандартизированную поставку партий.
Опыт в отрасли и кейсы
Оцените фактическую способность производителя к поставкам в сложных проектах и продукции высокого стандарта на основе прошлых кейсов сотрудничества, отраслевого опыта и репутации клиентов.
Полевой осмотр и коммуникация
Можно отправить персонал для осмотра фабрики и углубленного общения, чтобы полностью понять уровень управления фабрикой, технические возможности и образцы продукции.
Контракт и послепродажная защита
Четко определить технические стандарты контракта, ответственность за поставки, механизмы послепродажного обслуживания и пункты конфиденциальности до начала сотрудничества для снижения рисков.
О компании Weldo Machining
Обработка Weldo основное направление — обработка на ЧПУ, литье под давлением, профилирование и изготовление листового металла. У нас более 14 лет опыта в обработке на ЧПУ. В компании работает более 60 сотрудников производства и свыше 50 производственных машин, включая пятиосевые станки с ЧПУ, проволочно-отрезные и шлифовальные станки. Мы можем обрабатывать более 100 материалов и более 20 видов обычных поверхностных обработок. Допуск может достигать 0,001 дюйма. Если у вас есть потребности в обработке металлов, таких как бронза, вы можете связаться с мы.
