Tavení mosazi za různých podmínek

Co je na procesu zvláštní?? Tavení mosazi se vzhledem k jejímu chemickému složení provádí podle určitých zásad. Zjednodušeně řečeno, doba přechodu jednotlivých prvků slitiny do kapalného stavu není stejná.

Co je třeba věnovat pozornost? Technologie prováděných prací bude také záviset na kategorii kovu. Pro tavení dvousložkových slitin se používá jedna metoda, pro složité nekřemičité slitiny – jiná, pro složité křemičité slitiny – třetí.

Problémy diskutované v materiálu:

• Fyzikální vlastnosti mosazi
• Vlastnosti tavení mosazi
• Tavení mosazi v hutních provozech
• Tavení mosazi doma
• Bezpečnost práce

Fyzikální vlastnosti mosazi

Mosaz je slitina mědi a zinku. Moderní kompozice často umožňují přísady jiných kovů. V této slitině převažuje měď, ale množství zinku se může pohybovat v rozmezí 5–45 %.

Mosaz má vysoké dekorativní vlastnosti. Má antikorozní vlastnosti a na slunci se třpytí natolik, že si jej lze snadno splést se zlatem. Tato vlastnost této slitiny byla využívána již ve starověku. Vědci se domnívají, že Mossinoikas, kmeny lidí z doby bronzové, kteří obývali oblast Černého moře před několika tisíci lety, byli první, kdo se naučil tavit mosazné díly.

Ve starém Římě nebyly vlastnosti mosazi doceněny, ale vůbec ne kvůli její podobnosti se zlatem, díky níž mohli padělatelé získat unikátní materiál. Jde jen o to, že na Apeninském poloostrově nejsou prakticky žádná ložiska zinku. Ve středověké Evropě ve slitině neviděli nic užitečného: kováři dávali přednost vylepšování vlastností druhů taveniny oceli (aby z ní vytvářeli odolnější brnění a zbraně) a klenotníci dávali přednost drahým kovům (nejvíce běžné stříbro a samozřejmě vzácné zlato). V té době se mosaz používala sporadicky v Indii a Číně.

K uznání mosazi (její nejcennější vlastnosti) došlo až v 1781. století. V té době už byla průmyslová revoluce v celé Evropě v plném proudu. Zinek se těžil v různých částech země a podnikatelská iniciativa v metalurgii měla za cíl vymýšlet stále nové a nové slitiny, které by měly požadované vlastnosti, například schopnost nahradit drahé kovy. V roce XNUMX získal James Emerson (z Bristolu) patent na vynález slitiny mědi a zinku – zde začíná „kronika“ metalurgie mosazi.

V dnešní době se z mosazi vyrábí:

• hudební nástroje;
• hygienické výrobky;
• elektronika a kabely pro všechny druhy účelů;
• dekorativní prvky.

Kromě toho se mosaz stále přidává do mincí (zejména se používala při tavení kovu na sovětské mince do 5 kopejek), do některých typů kování a do šroubů a matic. Slitina je také přítomna v částech letadel, střel a dokonce i námořních plavidel.

Podívejme se na fyzikální vlastnosti mosazi:

• Hustota – 8 500–8 700 kg/m3 (mosaz je velmi těžký kov, téměř 1,5krát těžší než železo).
• Teplota tání/krystalizace mosazi – 880 stupňů Celsia (tento ukazatel závisí na objemovém podílu zinku – čím vyšší je jeho obsah, tím nižší je teplota).
• Měrné teplo při +20 °C – 0,377 kJ kg−1 K−1.
• Součinitel tepelné vodivosti – 97–111 W/(m K).
• Specifický elektrický odpor – (0,07-0,08)⋅10−6 Ohm m (podle tohoto indikátoru se mosaz řadí hned za měď).
• Samozřejmě mosaz ne diamagnetické, ale je také lhostejná k magnetické interakci (tato slitina není feromagnetikum).

doporučené články

• Titan a jeho slitiny: vlastnosti, použití
• Pájení kovů: popis technologie
• Ocel St3: vlastnosti a typy

Barevné charakteristiky mosazi opět závisí na množství zinku obsaženého ve slitině:

• zlatavě načervenalý odstín se objeví, pokud podíl zinku nepřesáhne 20 %;
• vytváří se světle žlutý odstín s obsahem zinku 20–36 %;
• mosaz bude mít nazelenalou barvu, pokud je ve slitině hodně zinku – 36–45 %.

V závislosti na počtu složek přítomných ve slitině se mosaz běžně dělí na:

• dvojitá (slitina obsahuje pouze měď a zinek);
• vícesložkový (když se do sloučeniny přidávají další kovy, což klade řadu omezení na postup tavení konečného produktu).

Vlastnosti tavení mosazi

Při zahřívání vícesložkové kompozice se zvyšuje potenciální energie jednotlivých atomů. Ale zároveň je zachována pevnost krystalové mřížky. Když teplota překročí kritickou teplotu, potenciální energie atomů se tak zvýší, že se krystalová mřížka začne rozpadat.

Kritická teplota se však pro různé kovy liší, takže mřížka mosazi se rozpadá nerovnoměrně a tavený kov bude ve skutečnosti amalgámem kapalných a pevných prvků. Teplotní úroveň, kdy atomy nejtavitelnějších kovů ve slitině začnou přecházet do kapalné fáze, se nazývá bod solidu.

Pokud se během procesu tavení sníží dodávka tepelné energie, začnou atomy žáruvzdornějších kovů opět tvořit krystalovou mřížku a slitina začne částečně „houstnout“. U mosazi je bod solidu +880 °C (zinek je zde nejtavitelnějším materiálem, proto je tato teplota považována za bod tání celé sloučeniny).

Teplota, při které všechny složky slitiny začnou přecházet do kapalné fáze, se nazývá bod likvidu. Přesně tolik je potřeba slitinu zahřát, aby zcela přešla do kapalné fáze. U mosazi je likvidus při +950 °C.

Díky svým speciálním fyzikálním vlastnostem tedy mosaz nemá jediný bod tání. Při tavení se zahřívá v několika stupních, takže se různé složky roztaví ve stupních. Krystalizace se provádí podle stejného schématu (pouze v opačném pořadí).

Tavení mosazi v hutních provozech

Slitina mosazi se v současnosti tvoří v metalurgických provozech. Pouze tam byly vytvořeny všechny nezbytné technologické podmínky pro správné smíchání tak různých chemických prvků, jako je měď a zinek. Po továrním tavení má hotová mosaz fyzikální vlastnosti uvedené výše (pevnost a vlastnosti elektrické vodivosti, tekutost atd.).

Dvousložková slitina mosazi

Algoritmus pro tavení mosazi závisí na tom, zda je slitina vícesložková nebo dvousložková. Ten se obvykle vyrábí v indukční peci se stěnami potaženými křemenem (to chrání pec před přehřátím, a tedy před prasknutím a zničením).

Dvojitá mosazná slitina se stává zcela tekutou již při +910…+950 °C. Pro elektrické obloukové pece zde prostě není slušná práce – tato teplota není tak vysoká. Obecně platí, že tyto výkonné pece zde nejsou žádané. Tavenina je navíc chráněna ochrannou vrstvou z páleného dřevěného uhlí (místo toho lze použít sklo a živcové tavidlo ve stejném poměru). Během tavení se do sloučeniny zavádí až 0,1% hmotnostního zlomku kryolitu – pomůže to zbavit se výskytu defektů charakteristických pro kovy během tavení.

Výroba dvousložkové mosazi zahrnuje nejprve tavení mědi a poté zinku (při tavení mědi při +1 100 °C). Není třeba dezoxidovat mosaz – zinek tento úkol dokonale zvládne.

Komplexní nekřemičité mosazné typy

Výroba takových slitin se provádí podle podobného algoritmu. Zinek se používá v minimálních dávkách, a proto vzniká problém dodatečné deoxidace mědi pro zachování cenných fyzikálních vlastností sloučeniny. V takových případech se obvykle používá fosfor. Složité druhy mosazi při tavení tvoří odpadní frakce, kterých se výsledná slitina zušlechťuje manganem.

Složité křemíkové typy mosazi

Proces jejich krystalizace je velmi obtížný, protože slitina obsahuje křemík a různé přísady hliníku. V důsledku toho má sloučenina tendenci absorbovat vodík, který vzniká ve vzduchu při vysokých (více než +1 000 °C) teplotách.

Pokud se tavenina zahřeje ještě více (až na +1 100 °C), začne se uvolňovat uhlík rozpuštěný v kovu. To je extrémně nežádoucí proces, protože po vytvrzení budou na povrchu materiálu viditelné tzv. „puchýře“. Proto, aby se tomuto procesu zabránilo, přetavování se provádí v kyselém prostředí: vzduch je přesycen kyselým tokem (například na bázi uhličitanu sodného, ​​oxidu křemičitého a fluoridu vápenatého). Jakmile však tavenina dosáhne teploty +1 100 °C, stane se okysličovadlo plynu mnohem méně účinné.

Poté, co se všechny součásti slitiny roztaví v ochranném prostředí, musí být zkontrolována podle takových hlavních ukazatelů, jako jsou:

• pevnostní charakteristiky při práci na lomu;
• nasycení;
• přítomnost znečišťujících složek.

Tavení mosazi doma

Ve srovnání s jinými kovy má mosaz relativně nízkou teplotu tání. Díky tomu lze tuto slitinu vyrábět a zpracovávat i doma.

Zde jsou však možné vážné potíže. Pokud například roztavíte mosazný díl, pak, jakmile jsou v odděleném stavu, začnou atomy mědi a zinku aktivně interagovat s kyslíkem ve vzduchu. V tomto případě nevznikají pouze oxidy, ale i složitější anorganické látky, mezi které patří dusík a uhlík. Tyto „aditiva“ negativně ovlivňují fyzikální vlastnosti slitiny, výrazně zvyšují její křehkost, což může způsobit, že materiál je prakticky nepoužitelný.

V továrních podmínkách se používá kyselé tavidlo, které zabraňuje spálení slitinových komponent při zahřívání, proto se důrazně doporučuje neprovádět takové energeticky náročné tavení doma – to je koneckonců hrozba z hlediska požární bezpečnosti pravidla.

Pro zkušené řemeslníky se však takové taveniny doma ukazují jako docela úspěšné. Výsledný kov vytváří polotovary s požadovanými vlastnostmi. U vysoce rizikových zařízení je však samozřejmě nepřípustné používat ručně vyráběné mosazné díly (zcela nebo zčásti). Mohou to být:

• automobilové díly;
• prvky elektrického zařízení;
• armatury pro výškové budovy a stavby.

Řemeslná mosaz se obvykle používá pro domácí účely: vyrábějí šrouby a matice, různé spojovací prvky a rohy atd.

Základní nástroje pro tavení mosazi doma

Nejprve potřebujete vhodnou troubu. Montuje se ze žáruvzdorných cihel pomocí stejně tepelně odolné malty. Ohřev se provádí indukcí. Hlavními prvky jsou v tomto případě keramické trubice s navinutým nichromovým drátem. Takové cívky mohou dosáhnout teploty až +1 100 °C, aniž by ztratily svou elektrickou vodivost. Taková pec by měla mít přibližně 30 kW energie.

Alternativní způsob tavení mosazi je pomocí plynového hořáku. Musí být umístěn pod kelímek tak, aby plamen byl svislý a jakoby objímal nádobu s taveninou. Poslouží i benzinová svítilna. Kelímek (nádobu, ve které se bude tavit mosaz) si můžete vyrobit sami ze šamotové hlíny, ale je lepší koupit již hotový.

Kelímek snáší hlavní tepelné zatížení, takže aby měl ještě větší odolnost a pevnost, je obvykle potažen křemičitanem draselným nebo „tekutým sklem“ s přídavkem mastku. Grafitové kelímky jsou z hlediska životnosti mnohem horší než hliněné kelímky, takže je lepší nepoužívat je k vytvoření slitiny mosazi. Kelímky se pohybují pomocí kleští. Měly by mít dlouhé rukojeti a zaoblené rty.

Popis procesu tavení

Slitina mosazi ve formě malých kousků je umístěna v kelímku. Čím menší je frakce drceného kovu, tím rychleji probíhá proces přetavování. Pomocí kleští se kelímek přenese do pece, ale nádobu lze vyjmout až poté, co veškerý kov bez výjimky přejde do kapalné fáze. Na povrchu tekuté slitiny se může vytvořit oxidový film (jako mléčná pěna), který by měl být odstraněn předem připraveným drátem.

Pro odlévání nových výrobků byste měli používat formy vyrobené z materiálu, který je žáruvzdornější než samotná tekutá mosaz. Často se však používají jednorázové dřevěné formy. Po vyjmutí kelímku z trouby se fólie odstraní, poté se nalije a pak stačí počkat, až úplně vychladne.

Bezpečnost práce

Práce s roztavenými kovy jakéhokoli druhu doma je velmi nebezpečná. Rozhodně je třeba dbát na to, abyste si nepoškodili zdraví.

Poslechněte si pár tipů:

1. Práce by měly být prováděny pouze s ochrannými termorukavicemi. Kromě toho je nutné nosit oblečení, které se obtížně spálí (nemusí být nutně z azbestové tkaniny – stačí obyčejná bavlněná látka). Ale syntetika se velmi nedoporučuje – rychle vzplanou, a co je nejdůležitější, plamen je velmi obtížné uhasit.
2. Oči a obličej musí být chráněny speciálními brýlemi a maskou. Jakákoli, i mikroskopická kapka kovu může způsobit vážné popáleniny. Kromě toho byste si měli chránit oči před oslněním roztavené slitiny.
3. Každá látka, která se změní z pevné látky na kapalinu, se začne vypařovat. A mosaz není výjimkou. Navíc se vypařuje nejen kov, ale také „těkavější“ škodlivé nečistoty v něm obsažené. Při práci je proto nutné chránit dýchací cesty a místnost, kde dochází k tání, musí mít kvalitní větrání.
4. Povrch, na kterém jsou kamna umístěna, musí být pokryt azbestovou deskou.

Přísným dodržováním bezpečnostních požadavků se můžete chránit před vážným zraněním a nezpůsobit újmu ostatním.

Mosaz je tedy dvou- nebo vícesložková slitina mědi a zinku. Jako legovací přísady se používá křemík, chrom, hliník atd. Teplota tavení slitiny je +880. +950 °C v závislosti na podílu obsahu zinku, přičemž některé druhy kovů přecházejí do kapalné fáze při +. 1 °C.

Mosaz by se měla tavit (s ohledem na vysokou kvalitu výsledného produktu) v továrně, kde je k dispozici celá řada potřebného vybavení. Ale s přísným dodržováním bezpečnostních pravidel, stejně jako se zkušenostmi, dovednostmi a speciálním vybavením můžete získat vysoce kvalitní mosaznou taveninu doma.

Vedoucí obchodního oddělení