Якщо раніше в будівництві використовувалися балки, елементи яких з’єднувалися між собою численними болтами, штирями і заклепками, що значно утяжеляло всю конструкцію, то зараз їм на зміну прийшли міцні і надійні зварні балки, що відрізняються невеликою вагою.

Готові двотаврові балки на складі

Переваги зварних двотаврових балок

У наш час дуже складно знайти будівельний об’єкт, який звели без використання зварних двотаврових балок. Балки, що мають таке перетин, широко поширені тому, що дозволяють значно знижувати витрати на будівництво споруд різного призначення, забезпечуючи при цьому високу надійність зведених конструкцій.

Зварна балка, перетин якої має форму двутавра, здатна витримувати значні статичні і динамічні навантаження, не втрачаючи при цьому, своїх експлуатаційних характеристик. Важливим фактором є і те, що використання таких зварних балок дозволяє знизити вагу будівельних конструкцій, що в результаті зменшує навантаження на фундамент будівлі і на його несучі конструкції.

Використання двотаврових балок при виготовлення каркаса будівлі

Зварений двутавр особливо незамінний в тих елементах будівельних конструкцій, де особливо важливі міцність і здатність успішно протистояти механічним навантаженням різної спрямованості. До таких елементів, зокрема, відносяться каркаси для різних конструкцій, колони, міжповерхові перекриття, естакади, робочі майданчики та інше.

Дуже затребувана зварна балка в різних галузях машинобудування і при будівництві споруд бистровозводімого типу, оскільки технологія її виробництва дуже економічна.

Незважаючи на те, що організувати виготовлення зварних балок двотаврового перетину досить нескладно, економічно більш вигідно виробляти їх з використанням автоматизованого обладнання. Автоматизовані лінії, на яких виробництво таких зварних балок поставлено на потік, дозволяють не тільки значно знизити собівартість продукції, але і строго дотримуватися технологію її виготовлення.

Перекриття по металевим двотавровим балках

Технологічний процес виробництва зварних балок двотаврового перетину

Технологія виготовлення зварних балок, що мають двотавровий перетин, складається з декількох послідовних процесів, кожен з яких на сьогоднішній день вже відмінно відпрацьований. Отже, виготовлення якісної і надійної звареної балки необхідного перетину складається з декількох процедур.

Створення заготовки за кресленням

Для її виготовлення використовується обладнання термічного різання, на якому листи металу необхідної товщини раскраиваются по заданих розмірах. Підсумком виконання такої технологічної операції є штріпси, що мають довжину і ширину, обумовлені в кресленні. На сучасних підприємствах для виконання такої операції використовуються верстати з ЧПУ, на яких розкрій металу може здійснюватися кількома різаками одночасно.

Обробка крайок методом фрезерування

Для даної операції вже не потрібно креслення і виконується вона на спеціальному обладнанні (крайкофрезерні верстаті). Це етап виробництва необхідний для того, щоб забезпечити кращу проваріваемость стінки балки двотаврового перетину і її полиць.

Складальна операція

На цій стадії майбутня зварна балка збирається в готову конструкцію, для чого використовуються спеціальні складальні пристосування, що дозволяють збільшити продуктивність процесу в 2-3 рази в порівнянні з ручним складанням. При здійсненні складальної операції перед зварюванням балки, що має двотавровий перетин, важливо забезпечити правильне взаємне положення стінки двутавра і його полиць (симетричність і взаємна перпендикулярність).

Найдоцільніше для виконання цих важливих вимог використовувати спеціальне складальне обладнання, оснащене швидкодіючими притискними елементами. Воно дозволяє не тільки точно позиціонувати складові елементи майбутнього двутавра, але і робити це оперативно і з високою надійністю. Технологія складання з використанням таких пристосувань складається з двох основних етапів: спочатку збирається тільки частина балки, складова Т-подібний профіль, потім зібрану конструкцію за допомогою пристосування перевертають на 180 градусів і комплектують її другий полицею. На сучасних підприємствах, як правило, використовуються складальні пристосування з гідравлічними притискними механізмами, що дає можливість скоротити час виконання даного технологічного процесу.

Сварка

Фахівці, які часто користуються різцями для токарного верстата при виконанні робіт по металу, а також ті, хто займається продажем цих виробів або постачанням машинобудівних підприємств, чудово обізнані про те, яких видів бувають ці інструменти. Тим же, хто часто стикається у своїй практиці з токарними різцями, досить складно розібратися в їх видах, представлених на сучасному ринку у великому розмаїтті.

Види токарних різців для обробки металу

Конструкція токарного різця

У конструкції будь-якого різця, використовуваного для токарної обробки, можна виділити два основних елемента:

1. державка, за допомогою якої інструмент фіксується на верстаті;
2. робоча головка, за допомогою якої виконується обробка металу.

Робочу головку інструменту формують кілька площин, а також ріжучих крайок, кут заточування яких залежить від характеристик матеріалу виготовлення заготовки та типу обробки. Державка різця може бути виконана в двох варіантах свого поперечного перерізу: квадрат і прямокутник.

Конструкція різця

По своїй конструкції, різці для токарної обробки поділяються на такі види:

• прямі — інструменти, у яких державка разом з їх робочої головкою розташовуються на одній осі, або на двох, але паралельних один одному;
• різці вигнуті — якщо подивитися на такий інструмент збоку, то явно видно, що його державка вигнута;
• відігнуті — відгин робочої головки таких інструментів по відношенню до осі державки помітний, якщо подивитися на них зверху;
• відтягнуті — у таких різців ширина робочої головки менше, ніж ширина державки. Вісь робочої головки такого різця може збігатися з віссю державки або бути відносно неї зміщеною.

Різновиди різців по конструкції

Класифікація різців для токарної обробки

Класифікація токарних різців регламентується вимогами відповідного ГОСТ. Відповідно до положень даного документа, різці зараховується до однієї з наступних категорій:

• цілісний інструмент, повністю виготовлений з легованої стали. Існують також різці, які виготовляються з інструментальної сталі, але використовуються вони вкрай рідко;
• різці, на робочу частину яких напувається пластина, виконана з твердого сплаву. Інструменти даного типу набули найбільшого поширення;
• різці зі сьемными твердосплавними пластинами, які кріпляться до їх робочої голівки за допомогою спеціальних гвинтів або притисків. Використовуються різці даного типу значно рідше порівняно з інструментами інших категорій.

Основні поняття, що стосуються роботи токарного різця, і його головні кути
(натисніть, щоб збільшити)

Розрізняють різці і по напрямку, в якому відбувається подає рух. Так, бувають:

1. токарні інструменти лівого типу — у процесі обробки вони подаються зліва направо. Якщо покласти зверху на такий різець ліву руку, то його ріжуча кромка буде розташовуватися з боку відігнутого великого пальця;
2. праві різці — тип інструменту, який отримав найбільше поширення, подача якого здійснюється справа наліво. Для ідентифікації такого різця, на нього необхідно покласти праву руку — його ріжуча кромка буде розташовуватися, відповідно, з боку відігнутого великого пальця.

Відмінність лівих і правих різців

В залежності від того, які роботи виконуються на токарному обладнанні, різці підрозділяються на наступні типи:

• для виконання чистових робіт по металу;
• для чорнових робіт, які також називаються обдирочными;
• для напівчистових робіт;
• для виконання тонких технологічних операцій.

Види токарних різців по металу

У статті ми розглянемо весь спектр токарних різців по металу і визначимо призначення і особливості кожного з них. Важливе уточнення: до якого б типу не ставилися різці, в якості матеріалу їх різальних пластин використовуються певні марки твердих сплавів: ВК8, Т5К10, Т15К6, значно рідше Т30К4 і ін.

Прохідні прямі різці

Використовують інструмент з прямою робочою частиною для вирішення тих же завдань, що і різці відігнутого типу, але він менш зручний для зняття фасок. В основному таким інструментом для токарного верстата по металу (до речі, не отримав широкого розповсюдження) обробляють зовнішні поверхні циліндричних заготовок.

Прохідні прямі різці

Державки таких різців для токарного верстата виконуються у двох типорозмірах:

• прямокутна форма – 25 х 16 мм;
• квадратна форма – 25х25 мм (вироби з такими державками використовуються для виконання спеціальних робіт).

Прохідні відігнуті різці

Такі типи різців, робоча частина яких може бути відігнута в праву або ліву сторону, використовують для обробки на токарному верстаті торцевій частині заготовки. З їх допомогою також знімають фаски.

Прохідні відігнуті різці

Державки інструментів даного виду можуть бути виконані в різних розмірах (в мм):

• 16х10 (для навчальних верстатів);
• 20х12 (цей розмір вважається нестандартним);
• 25х16 (найбільш поширений типорозмір);
• 32х20;
• 40х25 (вироби з державкою такого розміру виготовляються переважно під замовлення, їх практично неможливо знайти у вільному продажу).

Всі вимоги до різців по металу даного призначення визначені в ГОСТ 18877-73.

Прохідні упорні відігнуті різці

Такі інструменти для токарного верстата по металу можуть виготовлятися з прямою чи відігнутою робочою частиною, але на цій конструктивній особливості не акцентують увагу, а просто називають їх прохідними наполегливими.

Прохідні упорні відігнуті різці

Прохідний упорний різець, з допомогою якого на токарному верстаті виконується обробка поверхні циліндричних заготовок з металу, є найбільш затребуваним видом ріжучого інструменту. Конструктивні особливості такого різця, який виконує обробку заготовки вздовж осі її обертання, дозволяють навіть за один прохід знімати з її поверхні значну кількість зайвого металу.

Державки виробів даного виду можуть бути виконані в різних розмірах (в мм):

• 16х10;
• 20х12;
• 25х16;
• 32х20;
• 40х25.

Даний інструмент для токарного верстата по металу також може бути виконаний з правим або лівим відгином робочої частини.

Підрізні відігнуті різці

Зовні такий підрізний різець дуже нагадує прохідний, але у нього інша форма ріжучої пластини – трикутна. За допомогою таких інструментів для токарного верстата по металу заготовки обробляють по напрямку, перпендикулярному осі їх обертання. Крім відігнутих, є і наполегливі види таких токарних різців, але область їх застосування дуже обмежено.

Дюралюміній був розроблений більше сотні років тому, в 1903 році. Тоді Альфред Вільм, інженер-металург, будучи співробітником німецького металургійного заводу, встановив певну закономірність. Виявилося, що сплав алюмінію з чотирма відсотками міді після загартування при +500° C і різкого охолодження, витримавши при кімнатній температурі кілька днів (до 4-5), стає більш міцним і твердим, але і не втрачає при цьому своєї пластичності. Подальші експерименти привели до розширення кількості входять до складу елементів, що підвищило міцність чистого алюмінію (приблизно 70-80 МПа) до 350-370 МПа.

Історія назви

Група сплавів цього типу названа на честь німецького міста Дюрен. Тут же і було розпочато їх виробництво у промисловому масштабі в 1909 році, через шість років після відкриття і вивчення властивостей. Крім назви «дюралюміній» зустрічається також:

• англизированный варіант – «дюралюмин»;
• стара форма – «дуралюминий»;
• «дюраль», як загальну назву «сімейства» алюмінію цього типу.

В них відчувається алюзія на латинське слово Durus, що означає жорсткий, твердий. Саме так характеризуються основні властивості цих металів.

Склад сплавів алюмінію: різні види

1. Системи Al-Mn, Al-Mg. Головна характеристика — висока корозійна стійкість (трохи менше, ніж у чистого алюмінію). Крім того, вони добре піддаються зварюванні і паянні, але не різанні. Ці сплави не зміцнюють за допомогою термічної обробки. Застосовують для виготовлення баків, маслопроводів, бензопроводов, радіаторів авто і тракторів, елементів посуду, в будівництві (в залежності від конкретного виду та його характеристик).
2. Сімейство Al-Mg-Si — сплави, які називаються корозійно-стійкими. Зміцнюють їх за допомогою термічної обробки. Вона полягає в гарті при температурі 515-525 градусів Цельсія з подальшим охолодженням у холодній воді з природним старінням при 20 градусах близько десяти діб. Основною властивістю готових матеріалів цієї групи є висока корозійна стійкість в звичайних умовах і у випадках експлуатації під напругою.
3. Сплави Al-Cu-Mg називаються конструкційними, або ж дюралюмінієвий. Їх основа – алюміній, який легований в різних пропорціях міддю, магнієм і марганцем. Виходячи з них, отримують різні види зі своїми характеристиками, які можна розділити на деяке число груп, що буде розглянуто далі.

Матеріали групи дюраль володіють потужними механічними властивостями, але сильніше схильні до корозії, ніж другий розглянутий вид сімейства сплавів. З цим частково бореться марганець, який додатково вводять до складу. Але при експлуатації дюралюмінію необхідно захищати його за допомогою лакофарбових покриттів або ж піддавати анодуванню. Якщо сплав застосовується для плакованих листів, то вони і самі відрізняються достатнім ступенем стійкості до корозії. Тобто, вона також багато в чому залежить від типу обробки.

Крім перерахованих вище систем сплавів, є також:

• жароміцні;
• кувальні;
• жароміцні кувальні;
• високоміцні конструкційні сплави.

Як бачимо, багато хто року вивчення властивостей матеріалів з основою алюмінію дозволило створити безліч їх різних видів і типів, які володіють необхідними в конкретній галузі властивостями.

Сплави типу дюралюміній

Всього є 4 сплаву типу дюралюміній. Всі вони в різній пропорції містять як основні компоненти (купрум, магній, марганець), так і інші (Fe, Si, Ti, Zn, Ni).

Коли виникає необхідність у проведенні зварювальних робіт, в першу чергу, виникає питання про вартість цієї послуги. Розцінки на використання послуг зварювання може коливатися в залежності від виду та обсягу замовлення, а може розраховуватися від довжини шва.

Звичайно ж, провести зварювальний процес можна і самостійно, але у такому разі є значно знижується якість. Низька якість зварних швів згубно, адже це може призвести до нестійкості конструкції або розгерметизації якщо мова йде про трубопроводі.

Введення

Краще всього звертатися за допомогою до зварювальникам, які надають приватні послуги, але не можна забувати, що його кваліфікація повинна бути підтверджена розрядом.

Можна також вибрати і приватні компанії, які надають найрізноманітніші послуги зварювальних робіт. Фірми, які надають послуги зі зварювання металоконструкцій, що мають високу репутацію, кваліфікованих спеціалістів, які вміють працювати з сучасним обладнанням і прийнятні ціни.

Види зварювальних робіт

Методика проведення зварювальних робіт, це дуже важливий момент, який варто враховувати при замовленні послуги. Зокрема, зварювання відрізняється один від одного за ступенем складності і використання різних видів енергії. У кожного з типів зварювання є свої нюанси, переваги в якості і застосування на різних об’єктах. Наприклад, можна виділити дугове зварювання, яку найчастіше використовують на виробництві. Газова зварка, як правило, застосовується на приватних об’єктах.

Зварювання за допомогою напівавтомата

Під час роботи з металами за допомогою дугового зварювання застосовуються спеціальні електроди. Це матеріал, який за своєю структурою складається з дроту покритою флюсом. Флюс під час проведення зварювальних робіт розплавляється і утворює в ділянці расправленного металу, газову оболонку, яка в підсумку запобігає окисленню металу. Крім того, спеціальні добавки у флюсі сприяють зміцненню зварювального шва. Подібний принцип зварювального роботи застосовується в процесі напівавтомата.

Зварювальний напівавтомат, відрізняється в першу чергу застосуванням спеціальної дроту, яка автоматично подається в зону проведення робіт. Дріт з допомогою автоматики розмотується з барабана, причому на відміну від електрода вона не покрита флюсом. Захист швів проводиться шляхом надходження будь-якого інертного газу. Найчастіше застосовується вуглекислий газ, який і захищає шви від окислення. Використання такого виду зварювання значно підвищує якість, причому в результаті шви не вимагають, механічної зачисти.

Вартість проведення зварювальних робіт.

1. Дуговий метод коштує 10-15 грн за 1 см шва.
2. Робота напівавтомата коштує 15-25 грн за 1 см шва.

Точкова і багатоточкова зварювання

Точкове зварювання вкрай рідко застосовується при приватному будівництві з-за своєї високої вартості. Природно, такі розцінки на зварювання металоконструкції обумовлюються високою якістю та складністю проведення робіт.

На відміну від методу дугового, в точковому вигляді зварювання використовується відразу кілька електродів, які можуть плавити і скріплювати метал по черзі або одночасно. Одночасне створення швів на всій ділянці проведення зварювання називається багатоточковим.

Відмінності тут тільки в тому, що в точкової моделі струм подається поступово на один або два електрода. При багатоточковим зварювальному процесі, як правило, струм подається за допомогою розподільника енергії відразу на всі електроди. Накладка швів на металоконструкції подібним чином, вимагає спеціального обладнання і висококваліфікованого спеціаліста.

Точкове зварювання поєднує відразу два процесу. Майже одночасно відбувається плавлення металу і підвищення тиску. При підвищенні тиску долається твердість металу, за рахунок чого і виходить необхідна деформація на всіх необхідних точках створення шва. Використання такого процесу дозволяє отримати якісні та надійні шви, які в підсумку навіть не вимагають механічної зачистки.

Вартість проведення точкових зварювальних робіт коливається від 40 до 50 рублів. При використанні багатоточкового процесу, розцінки підвищуються у два рази.

Азотування, в процесі виконання якого поверхневий шар сталевого виробу насичується азотом, стало використовуватися в промислових масштабах відносно недавно. Такий метод обробки, запропонований до використання академіком Н.П. Чижевським, дозволяє поліпшити багато характеристик виробів, виготовлених із сталевих сплавів.

Цех іонно-вакуумного азотування

Суть технології

Азотування сталі, якщо порівнювати його з таким популярним методом обробки металу, як цементація, відрізняється рядом вагомих переваг. Саме тому дана технологія стала застосовуватися в якості основного способу поліпшення якісних характеристик стали.

При азотуванні сталеве виріб не піддається значному термічного впливу, при цьому твердість його поверхневого шару значно збільшується. Важливо, що розміри азотируемых деталей не змінюються. Це дозволяє застосовувати такий метод обробки для сталевих виробів, які вже пройшли загартування з високим відпуском і відшліфовані до необхідних геометричних параметрів. Після виконання азотування, або азотаціі, як часто називають цей процес, сталь можна відразу ставити поліруванню або інших методів фінішної обробки.

Схема установки азотування в тліючому розряді

Азотування сталі полягає в тому, що метал піддають нагріванню у середовищі, що характеризується високим вмістом аміаку. В результаті такої обробки з поверхневим шаром металу, насыщающимся азотом, відбуваються наступні зміни.

• За рахунок того, що твердість поверхневого шару сталі підвищується, покращується зносостійкість деталі.
• Зростає втомна міцність виробу.
• Поверхня виробу стає стійкою до корозії. Така стійкість зберігається при контакті сталі з водою, вологим повітрям і пароповітряної середовищем.

Мікроструктура якісно азотованого шару сталі марки 38Х2МЮА

Виконання азотування дозволяє отримати більш стабільні показники твердості сталі, ніж при здійсненні цементації. Так, поверхневий шар виробу, яке було піддано азотуванню, зберігає свою твердість навіть при нагріванні до температури 550-600°, в той час як після цементації твердість поверхневого шару може почати знижуватися вже при нагріванні виробу понад 225°. Міцнісні характеристики поверхневого шару сталі після азотування в 1,5–2 рази вище, ніж після гарту або цементації.

Як протікає процес азотування

Деталі з металу поміщають у герметично закритий муфель, який потім встановлюється в піч для азотування. У печі муфель з деталлю нагрівають до температури, яка зазвичай знаходиться в інтервалі 500-600°, а потім витримують деякий час при такому температурному режимі.

Вакуумна піч для термічної обробки з системою газового азотування

Щоб сформувати усередині муфеля робочу середу, необхідну для протікання азотування, у нього під тиском подається аміак. Нагріваючись, аміак починає розкладатися на складові елементи, даний процес описує наступна хімічна формула:

2NH3 > 6H + 2N.

Атомарний азот, що виділяється в процесі протікання такої реакції, починає диффузировать в метал, з якого виготовлена оброблювана деталь, що призводить до утворення на її поверхні нітридів, що характеризуються високою твердістю. Щоб закріпити результат і не дати поверхні деталі окислитися, муфель разом з виробом і аміаком, який у ній продовжує залишатися, повільно охолоджують разом з піччю для азотування.

Нитридный шар, який формується на поверхні металу в процесі азотування, може мати товщину в інтервалі 0,3–0,6 мм. Цього цілком достатньо для того, щоб наділити виріб необхідними характеристиками міцності. Оброблену за такою технологією сталь можна не піддавати ніяким додатковим методам обробки.

Класифікація процесів азотування

Процеси, що протікають в поверхневому шарі сталевого виробу при його азотування, досить складні, але вже добре вивчені фахівцями металургійної галузі. В результаті протікання таких процесів у структурі оброблюваного металу формуються наступні фази:

• твердий розчин Fe3N, що характеризується вмістом азоту в межах 8-11,2%;
• твердий розчин Fe4N, азоту у якому міститься 5,7–6,1%;
• розчин азоту, що формується в ?-залозі.

Додаткова ?-фаза в структурі металу формується тоді, коли температура азотування починає перевищувати 591°. В той момент, коли ступінь насичення даної фази азотом досягає свого максимуму, в структурі металу формується нова фаза. Евтектоідний розпад в структурі металу відбувається тоді, коли ступінь його насичення азотом досягає рівня 2,35%.

Клапана високотехнологічних двигунів внутрішнього згоряння обов’язково проходять процес азотування

Фактори, що впливають на азотацію

Основними факторами, які впливають на азотування, є:

• температура, при якій виконується така технологічна операція;
• тиск газу, що подається в муфель;
• тривалість витримки деталі в печі.

На ефективність протікання такого процесу також впливає ступінь дисоціації аміаку, яка, як правило, знаходиться в інтервалі 15-45%. При підвищенні температури азотування твердість формованого шару знижується, але процес дифузії азоту в структуру металу прискорюється. Зниження твердості поверхневого шару металу при його азотування відбувається за коагуляції нітридів легуючих елементів, що входять до його складу.

Вплив температури і легуючих елементів на формування азотованого шару

Для прискорення процесу азотування і підвищення його ефективності застосовують двоетапну схему його виконання. Перший етап азотування при використанні такої схеми виконують при температурі, що не перевищує 525°. Це дозволяє надати поверхневому шару сталевого виробу високу твердість. Для виконання другого етапу процедури деталь нагрівають до температури 600-620°, при цьому глибина азотованого шару досягає необхідних значень, а сам процес прискорюється практично в два рази. Твердість поверхневого шару сталевого вироби, обробленого за такою технологією, не нижче, ніж аналогічний параметр виробів, що пройшли обробку за прямою методикою.

Типи азотованих сталей

Обробки за технологією азотування можуть піддаватися як вуглецеві, так і леговані сталі, що характеризуються вмістом вуглецю в межах 0,3–0,5%. Максимального ефекту при використанні такої технологічної операції вдається досягти у тому випадку, якщо їй піддаються сталі, хімічний склад яких входять легуючі елементи, що формують тверді і термостійкі нітриди. До таких елементів, зокрема, належать молібден, алюміній, хром та інші метали, що володіють подібними характеристиками. Стали, що містять молібден, не схильні до такого негативного явища, як відпускна крихкість, яка виникає при повільному охолодженні сталевого виробу. Після азотування сталі різних марок набувають таку твердість:

Твердість сталей після азотування

Легуючі елементи, що знаходяться в хімічному складі сталі, збільшують твердість азотованого шару, але разом з тим зменшують його товщину. Найбільш активно на товщину азотіруемого шару впливають такі хімічні елементи, як вольфрам, молібден, хром і нікель.

Залежно від сфери застосування виробу, що піддається процедурі азотування, а також від умов його експлуатації для здійснення такої технологічної операції рекомендується використовувати певні марки сталі. Так, у відповідності з технологічною задачею, яку необхідно вирішити, фахівці радять застосовувати для азотування вироби з наступних марок сталей.
38Х2МЮА

Це сталь, яка після азотування відрізняється високою твердістю зовнішньої поверхні. Алюміній, що міститься в хімічному складі такої сталі, знижує деформаційну стійкість виробу, але в той же час сприяє підвищенню твердості і зносостійкості його зовнішньої поверхні. Виняток алюмінію з хімічного складу сталі дозволяє створювати з нього вироби складної конфігурації.

Завдяки тому, що температура плавлення міді досить невисока, цей метал став одним з перших, які стародавні люди почали використовувати для виготовлення різних інструментів, посуду, прикрас і зброї. Самородки міді або мідну руду можна було розплавити на багатті, що, власне, і робили наші далекі предки.

Етап плавлення міді

Незважаючи на активне застосування людством з давніх часів, мідь не є найпоширенішим природним металом. В цьому відношенні вона значно поступається іншим елементам і займає в їх ряду лише 23-е місце.

Як плавили мідь наші предки

Завдяки невисокій температурі плавлення міді, складовою 1083 градуси Цельсія, наші далекі предки не тільки успішно отримували з руди чистий метал, але і виготовляли різні сплави на його основі. Щоб отримати такі сплави, мідь нагрівали і доводили до рідкого розплавленого стану. Потім у такий розплав просто додавали олово або виконували його відновлення на поверхні розплавленої міді, для чого використовувалася оловосодержащая руда (каситерит). За такої технології отримували бронзу – сплав, що володіє високою міцністю, який використовували для виготовлення зброї.

Які процеси відбуваються при плавленні міді

Що характерно, температури плавлення міді і сплавів, отриманих на її основі, відрізняються. При додаванні в мідь олова, має меншу температуру плавлення, отримують бронзу з температурою плавлення 930-1140 градусів Цельсія. А сплав міді з цинком (латунь) плавиться при 900-10500 Цельсія.

У всіх металах у процесі плавлення відбуваються однакові процеси. При отриманні достатньої кількості теплоти при нагріванні кристалічна решітка металу починає руйнуватися. В той момент, коли він переходить у розплавлене стан, його температура не підвищується, хоча процес передачі теплоти за допомогою нагрівання не припиняється. Температура металу знову починає підвищуватися тільки тоді, коли він весь перейде в розплавлене стан.

Саме властивості бронзи визначають популярність цього добре відомого матеріалу, не знижується вже на протязі декількох тисячоліть. В результаті активного розвитку металургійної галузі були розроблені різні марки даного сплаву, кожна з яких відрізняється своїми особливостями і сферами застосування.

Бронзовий пруток у формі кола (кругляк) служить сировиною для виробництва кріпильних елементів, підшипників та інших деталей двигунів

Типи бронзових сплавів

Про те, наскільки популярною була і залишається бронза, говорить і той факт, що цілий період в історії людства був названий бронзовим століттям. Вчені вважають, що саме слово «бронза» зобов’язане своїм походженням старої назви італійського міста Бріндізі, відомого своїми ливарними майстернями.

Спочатку бронзу отримували в процесі розплавлення і змішування таких металів, як мідь і олово. З неї часто відливали дзвони, тому вона отримала назву «дзвіниця». Вона також використовувалася для виготовлення зброї і знарядь праці, різного хатнього начиння, скульптурних композицій і предметів інтер’єру.

Статуетки з бронзових сплавів виготовляються по технології художнього лиття

На багатьох старовинних фото можна побачити інтер’єрні вироби з бронзи, які й зараз вражають своєю красою. З розвитком металургійної промисловості з’явилися і інші види бронзи, в які замість олова стали вводити алюміній, залізо, берилій, кремній, цинк, свинець, фосфор і ін

Зміна традиційного хімічного складу бронзи дозволило не тільки поліпшити її механічні властивості (твердість, міцність, зносостійкість і стійкість до впливу агресивних середовищ), але і змінити її колір. Так, колір поверхні бронзових виробів може змінюватись від червоного (якщо у бронзі міститься велика кількість міді) до сірого і навіть чорного. Зміна кольору даного сплаву при варіюванні його хімічного складу є дуже важливою його властивістю при виготовленні виробів декоративного призначення.

Колір бронзового прокату залежить від вмісту в ньому хімічних елементів

Багато плутають бронзу з латунню, хоча це зовсім інший мідний сплав з іншими властивостями, в хімічному складі якого, крім основного металу, є цинк. Хоча за кольором латунь можна сплутати з деякими марками бронзи, по багатьом з своїх характеристик це різні матеріали, тому і сфери їх застосування розрізняються.

Ще один поширений сплав міді, основним легуючим елементом якого є нікель, – це мельхіор. Поверхня виробів з нього відрізняється красивим сріблястим кольором. Мельхіор активно використовується для карбування монет і виготовлення столових приладів.

В залежності від того, міститься в бронзі олово чи ні, вона може ставитися до оловянному або безоловянному типу.

Якщо говорити про бронзах першого типу, то максимальна кількість олова в їх хімічному складі може доходити до 33%. Збільшення вмісту олова дещо знижує питома вага і щільність основного металу, але збільшує такі властивості підсумкового матеріалу, як твердість і міцність. Крім того, із збільшенням олова в складі бронзи колір виробів, які виготовлені з неї, стає світліше, що помітно навіть по фото. Крім олова, яке також знижує температуру плавлення готового сплаву, в хімічному складі такого металу можуть міститися і інші хімічні елементи – миш’як, свинець, цинк і ін

Хімічний склад олов’яних бронз

Якщо говорити про безоловянных бронзах, питома вага і щільність яких незначно відрізняються від аналогічних характеристик сплавів першого типу, то багатьом з своїх механічних властивостей вони можуть перевершувати не тільки олов’яні бронзи, але і деякі марки сталі. Природно, що і кольори виробів, виготовлених з таких сплавів, можуть серйозно відрізнятися.

Хімічний склад безоловянных бронз (натисніть для збільшення)

Теплопровідність і інші характеристики бронзи

Як вже говорилося вище, процентний вміст основного легуючого елемента в хімічному складі бронзи змінює не тільки колір, але і механічні властивості. При цьому щільність і питома вага, якщо порівнювати їх з аналогічними характеристиками матеріалів інших марок, змінюються незначно. Така закономірність актуальна не тільки для бронзи, але і для латуні, а також для інших мідних сплавів.

Якщо говорити про бронзах олов’яного типу, то така їх властивість, як пластичність, починає знижуватися в тому випадку, якщо процентний вміст олова в них перевищує 5%. Якщо ж вміст олова довести до 20%, то одночасно зі зниженням твердості збільшиться і крихкість такого матеріалу. Саме тому для виконання ливарних операцій та обробки металу методом пластичної деформації можна використовувати тільки ту бронзу, в якій міститься не більше 6% олова.

Питання про те, як відрізнити бронзу від латуні, невипадково цікавить багатьох, адже вироби з цих мідних сплавів дуже схожі зовні. Між тим, вирішивши використовувати вироби з таких матеріалів для певної мети, слід розмежовувати два цих металу, так як вони мають серйозні відмінності по багатьом параметрам.

Ці бюсти дуже схожі, але вони зроблені з різних мідних сплавів

Що собою являють бронза і латунь

Бронза і латунь – сплави, основу яких становить мідь. Більше того, окремі марки таких сплавів дуже схожі за своїм кольором, але при цьому їх характеристики можуть мати серйозні відмінності. Для того щоб добре орієнтуватися в питанні про те, в яких випадках використовувати латунь, а в яких – бронзу, необхідно більш докладно познайомитися з їх властивостями та хімічним складом.

Хімічний склад простих латуней

Хімічний склад олов’яних бронз (натисніть для збільшення)

Такий матеріал, як бронза, використовується людством вже протягом декількох тисячоліть, і його популярність не стає менше. Спочатку людина навчився виробляти бронзові сплави, основу хімічного складу яких складають мідь і олово. Пізніше з розвитком металургійної промисловості почали виробляти бронзи, у яких олово було замінено на інші хімічні елементи – алюміній, свинець, залізо, кремній, берилій, фосфор та ін Бронзи першого типу стали називати олов’яними (часто їх називають дзвоновими, тому що з них виготовляли дзвони), а другого – безоловянными. Зміна хімічного складу бронзи призводить до зміни не тільки її характеристик, але і кольору.

Латунь також є мідним сплавом, але основний легирующий елемент у ній – цинк. В хімічному складі різних марок латуні можуть бути присутні такі елементи, як нікель, свинець, залізо, олово, марганець і ін, але їх зміст є незначним і необхідно тільки для того, щоб надати готовому сплаву певні характеристики. Відомо, що виробляти латунь вміли ще стародавні римляни, які отримували її, змішуючи розплавлену мідь і цинкову руду. Більш ефективну технологію виробництва, яка передбачає змішування розплавленої міді і чистого цинку, розробили в Англії, і сталося це в 1781 році.

Фізичні властивості простих латуней (натисніть для збільшення)

Фізичні властивості олов’яних бронз (натисніть для збільшення)

Довгий час латунь, яка відрізняється красивим світло-золотистим кольором, використовувалася для виготовлення декоративних виробів, в тому числі і тих, які видавалися за золоті. Однак виробничники не могли не звернути увагу на інші, не менш значущі характеристики даного сплаву, до яких відносяться висока корозійна стійкість і стійкість до стирання, пластичність, що поєднується з досить високою твердістю і міцністю.