Содержание
- 1 Какие характеристики имеет металл и как его обрабатывают
- 2 Где применяется латунь
- 3 Разновидности латуни
- 4 Марки латуни и области применения
- 5 Температурные режимы, технология плавки
- 6 Способы плавки металла
- 7 Какие инструменты необходимы, чтобы расплавить латунь
- 8 Что потребуется для литья
- 9 Процесс плавки
- 10 Как расплавить в домашних условиях?
- 11 Описание процесса
- 12 Требования техники безопасности
- 13 Можно ли паять латунь
Какие характеристики имеет металл и как его обрабатывают
Латунь
Латунь – это сплав, полученный на основе меди. Кроме меди, в его составе присутствует несколько других компонентов. По прочности он тверже материнского металла, но обладает такой же хорошей электрической проводимостью. Металл более стоек к процессам окисления, имеет декоративно привлекательный желто-золотистый оттенок.
В зависимости от долевой части того или иного присутствующего в сплаве вещества, латунь приобретает определенные свойства. Наиболее распространенные марки имеют многокомпонентную структуру, либо состоят из двух компонентов. В двухкомпонентной латуни вторым после меди металлом является цинк, которого может быть до 45%. Многокомпонентный сплав содержит еще никель, железо, марганец, свинец.
Химический состав и свойства латуней
Химический состав определяет температуру плавления латуни. Главную роль здесь играет цинк. Чем его меньше, тем выше температура перехода вещества в жидкое состояние. Для богатых цинком соединений это +880 градусов, для бедных – примерно +950 градусов. В расплавленном состоянии металлы приобретают текучесть. Латунь хорошо течет тогда, когда в ней меньше висмута и свинца. Марки, где этих компонентов много при расплавлении, обладают повышенной рыхлостью.
Латунь поддается всем основным видам обработки. Как и бронза, латунь является универсальным металлом. Первое и основное, что с ней можно сделать – это расплавить и придать определенную форму при помощи литья. Удобно, что температуры плавления легко можно достичь в домашних условиях. Кроме этого, детали из латуни поддаются сварке, их соединяют при помощи пайки. На механический способ обработки материала токарным оборудованием сплав латуни также хорошо отзывается.
Технические показатели сплава
Кроме температуры плавления, у латуни есть ещё несколько важных характеристик, благодаря которым она находит такое широкое применение в различных областях. Вот некоторые из них:
- Удельное электрическое сопротивление — в пределах 0,07−0,08 микроом на метр.
- Плотность — около 8,3−8,7 тонн на кубометр.
- Теплоёмкость — 0,377 килоджоулей на килограмм-Кельвин.
В зависимости от состава, латунь бывает:
- Двойной — сплав только с содержанием меди и цинка.
- Многокомпонентной — содержащей большое количество других металлов и примесей.
Где применяется латунь
Такой цветной металл, как латунь, представляет собой сплав меди и цинка (до 50%) с возможными примесями небольшого количества легирующих элементов. Она имеет высокую тепло- и электропроводность, плотность в пределах 8300—8800 кг/м3 и прочность до 600 Мн/м2. Благодаря этим качествам, а также привлекательному золотисто-желтому цвету, латунь широко используется:
- В искусстве. Статуэтки, бюсты известных деятелей часто изготавливаются из этого материала, так как он хорошо поддается воздействию высоких температур. К тому же в поиске идеальных форм готовую скульптуру всегда можно переплавить.
- При дизайне интерьера и экстерьера. Стильные светильники, рамы для зеркал, столешницы из сплава меди и цинка создают атмосферу 1970-х и модерна середины века и выполняют утилитарные функции. Чтобы сплав не почернел под воздействием воздуха, изделия покрываются защитными составами.
- В промышленности. Сплав меди и цинка обладает низким коэффициентом трения, поэтому им часто покрывают трущиеся поверхности подшипников и прочих деталей, выпускают из него механизмы для наземного и водного транспорта, фурнитуру и т.д.
изделия из латуни - В строительстве. Бронза и латунь устойчивы к коррозии, поэтому изделия из них могут применяться в условиях высокой влажности. Запорная и балансировочная латунная арматура распространена при монтаже водопроводов.
Разновидности латуни
В зависимости от состава химических веществ, латуни подразделяются на:
- Двухкомпонентные, или простые. Такие сплавы включают в себя преимущественно медь и цинк, количество иных элементов незначительно. В свою очередь, среди них выделяются:
- Альфа-латуни, или однофазные. В них содержится менее 39 % цинка, поэтому нет необходимости доводить температуру плавления до 905 °C, чтобы он растворился в меди.
- Бета-латуни, или двухфазные. Вторая фаза латуни возникает, если в составе сплава находится большее количество цинка, чем то, которое может раствориться. Как правило, b-латуни не такие пластичные, как а-латуни, но более прочные.
- классификация латуней по химическому составу
- Многокомпонентные, или специальные. Они состоят из меди, цинка и таких легирующих элементов, как железо, олово, кремний, алюминий, марганец и свинец.
По степени и качеству обработки латуни бывают:
- Деформируемые. Для изготовления деталей используются такие состояния деформируемых латуней, как особо твердое (с обжатием >50%),твердое (с обжатием >30%), полутвердое (с обжатием 10-30 %) и мягкое (отожженные сплавы). Смесь меди и цинка представлена в виде трубок с круглым сечением, проволоки, лент, листов.
- Литейные. Литейная латунь — легкоплавкая разновидность, содержащая в себе не менее 50-80% меди, остальное – цинк и легирующие элементы. Сюда относятся полученные латунные изделия, а также арматура.
Марки латуни и области применения
От состава зависит марка латуни и область её применения. Например, томпак, принадлежащий к классу деформируемых латуней, в котором содержится больше 95% меди, может легко соединяться со сталью, образуя с ней биметалл. Используется такое соединение в изготовлении знаков отличия и различных предметов искусства и интерьера — статуэток, рамок, подсвечников.
Латуни марки ЛО используются для изготовления конденсаторных трубок, применяемых в разной теплотехнической аппаратуре, например, газовых котлах, автоклавах, сильфонах.
Марка ЛС используется при создании деталей часовых механизмов, переходных и соединительных втулок. Из неё также изготавливают полиграфические матрицы.
ЛМц — содержится в старых советских монетах номиналом до 5 копеек, арматуре, гайках и болтах, а её подвид с приставкой «А» — в деталях речных и морских судов.
Латунь, имеющая маркировку ЛА или ЛЖМ (и её подвиды), также используется для постройки морских судов и самолётов, различных электрических машин и подшипников. Очень распространена в деталях для различной химической техники.
Температурные режимы, технология плавки
Нужно понимать, что температура плавления латуни и температура литья отличаются. Чтобы металл хорошо тек и мог заполнять мельчайшие полости формы, недостаточно просто его расплавить. Особенно это касается свинцовых латуней, ведь свинец, как упоминалось раньше, ухудшает текучесть вещества. Поэтому таблицы для разных марок латуни предоставляют несколько температурных режимов обработки.
Термическая обработка латуней со свинцом
В технологической таблице для марок свинцово содержащих латуней приводятся как показатели температуры плавления металла, так и показатели температуры литья:
- ЛС59-1В – плавление: 900 градусов по Цельсию, литье: 1030-1080 градусов;
- ЛС59-1 – плавление: 885-895 (литье: 1030-1080);
- ЛС60-1 – плавление: 885-900 (литье: 1040-1080);
- ЛС63-3 – плавление: 885-905 (литье: 1060-1100);
- ЛС64-2 – плавление: 885-910 (литье: 1060-1100);
- ЛС74-3 – плавление: 965 (литье: 1120-1160).
Термическая обработка простых латуней
Для простых сплавов указывают только температуру плавления латуни:
- Л60 – 885-895 градусов по Цельсию;
- Л63 – 900-910;
- Л68 – 909-938;
- Л70 – 915-950;
- Л80 – 965-1000;
- Л85 – 990-1025;
- Л90 – 1025-1045;
- Л96 – 1055-1070.
Простые латуни – химический состав и применение
Этапы плавильных работ
Подготовка рабочего места является предварительным и важным этапом для эффективного проведения работ плавки латуни в домашних условиях. Поверхность стола, где будет установлена печь, устилают асбестовым листом. Последний выполняет роль теплового барьера. Тут же располагают все необходимые инструменты. На отдельном столе должны быть разложены формы под заливку.
Следующим этапом работ является подготовка металла. Его очищают от грязи, сильных окислов и обезжиривают. Все это уменьшает количество шлака в расплавленной массе. Далее идет процесс измельчения материала. Чем меньше будут фракции, тем быстрее латунь достигнет текучего состояния. Полученные частицы засыпают в тигель и опускают в индукционную печь.
Процесс плавления латуни
После включения нагревательного элемента печи должно пройти определенное время, прежде чем куски металла превратятся в тягучую массу, а затем — в расплавленную жидкость. Нельзя допускать перегрева вещества, иначе произойдет интенсивное испарение цинка, что ухудшит химические показатели после отвердения. Поэтому за процессом постоянно следят, периодически приподнимая крышку печи. Готовый расплав должен иметь яркий желтый цвет, отдающий оранжевым оттенком.
С поверхности расплава снимают окислительную пленку, удаляют шлак, стараясь не перемешивать массу. Щипцами аккуратно берут тигель и переливают жидкий сплав в заранее приготовленные формы. Чтобы избежать образования раковин в застывшей детали, которые возникают при резком падении температуры плавления латуни, и невозможности выхода наружу пузырьков воздуха, формы перед заливкой желательно прогреть при помощи технического фена.
Способы плавки металла
В условия промышленного предприятия технология процесса определяется маркой и составом, который необходимо получить на выходе. Для этого на производстве имеется все необходимое – специальное оборудование, с хорошо продуманными мерами противопожарной безопасности, профессионалы, знающие тонкости химического процесса и их обеспечение при работе. Здесь можно варьировать возможности, получая необходимую температуру плавления, автоматически сливать расплавленную массу в специальные емкости и затем использовать по назначению.
В домашних условиях это не так просто, как представляется дилетантам. В подробных инструкциях всегда упоминается, что нужно иметь домашнюю мастерскую, где будут предусмотрены досадные случайности вроде пожара или ожогов, необходимость варьировать температуру, если речь идет о не идентифицированном составе лома. И это не считая затраченного времени и физических усилий. Однако народных умельцев такие мелочи редко останавливают. Они придумали несколько способов плавки.
- Муфельная печь – самый простой способ справиться с латунными сплавами, если она имеется в оборудовании мастерской. Домашнему мастеру нужно только измельчить лом, поместить в нее тигель и выбрать подходящую температуру плавления. Однако такие печи есть не у всех, кто занимается работами по металлу, поскольку стоят они недешево.
- Газовая горелка – более демократичный по стоимости, а значит, и более доступный для приобретения в собственных надобностях инструмент. Но и в этом случае приходится сделать некоторые предварительные действия – надёжно закрепить ее в вертикальном положении и обеспечить соответствующие противопожарные меры.
- Самодельная печь из огнеупорного кирпича, в которой можно использовать индукционные элементы, работающие от электричества. В комплекте с ней придется изготовить тигель, надежный и жароустойчивый, и щипцы, которыми достают его из печи. Разумеется, все это должно обладать повышенной прочностью. Хотя два последних приспособления можно приобрести в специальных магазинах, но домашние умельцы предпочитают собственноручно изготовленные инструменты для плавления, в которых они используют разные варианты страховки.
У каждого из способов обработки сплава в домашних условиях есть свои бесспорные преимущества. Оптимальный, безопасный, не требующий дополнительных манипуляций вариант – это специальная печь, в которой температура доходит до 1000 градусов. Однако существенный недостаток – это высокая стоимость, доступная не каждому, кто работает в домашней мастерской.
Самодельная – более демократична, но потребуются строительные материалы, для возведения, наружной герметичности, дополнительные приспособления для процесса плавления. Газовая горелка – самый дешевый способ, однако и у него есть свои весомые минусы. Для ее использования нужно обладать помещением, в котором предусмотрены все необходимые условия, защитным снаряжением, инструментами для измельчения лом.
Чем меньше кусочки латуни, тем быстрее начинается расплавление используемого сырья.
Какие инструменты необходимы, чтобы расплавить латунь
Плавка стали в индукционных печах
Чтобы осуществить плавку латуни перед последующим литьем, нужно нагреть ее почти до +900 градусов по Цельсию. Для этого понадобится приобрести или изготовить специальную печь. Эффективней всего раскаляет печь индукционного типа.
Каркас самодельного горна можно собрать из огнеупорного кирпича со связкой из огнеупорной глины, и обязательно стянуть металлом, чтобы избежать разрушения конструкции при повышенной температуре внутри. Сверху организуют съемную крышку.
Внутренняя отделка печки — электрическая спираль, равномерно закрепленная по всему периметру стенок при помощи керамических трубок. Приспособление, куда непосредственно закладывают части металла, называется тиглем. Это специальная емкость, способная выдержать большие термические нагрузки. Поэтому она изготовлена не из металла. Заводские модели тиглей чаще выполнены из графита. Для домашних нужд можно сделать тигель из шамотного кирпича.
Для создания внутри печи нужного накала, мощность электрической спирали должна быть рассчитана минимум на 20 киловатт. Изготавливая спираль самостоятельно при выборе проволоки из нихрома нужно учитывать этот момент. Дополнительные инструменты, которые необходимо иметь для работы с расплавленной латунью:
- Щипцы, чтобы вынимать раскаленный тигель с металлом из горнила печи;
- Стальную ложку для удаления пленки и шлака из расплава;
- Ковш для литья, куда переливают жидкую латунь перед заливкой формы;
- Индивидуальные средства защиты органов зрения, дыхания и кожных покровов;
- Средства пожаротушения (огнетушитель).
Кроме всего перечисленного, помещение, в котором проводится плавление латунного состава, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией – пары цинка очень вредны для организма.
Что потребуется для литья
Зная о том, как плавят латунь, можно не только выполнять ремонт латунных изделий, но и в домашних условиях изготавливать их. Чтобы на практике заняться литьем латуни или бронзы, следует подготовить соответствующее оборудование, часть которого можно изготовить своими руками. Кроме того, следует учитывать, что не все марки латуни и бронзы обладают хорошей текучестью, что значительно затрудняет их литье.
Для того чтобы расплавить латунь или бронзу, которые отличаются достаточно высокой температурой плавления, потребуется специальная печь. Многие домашние мастера самостоятельно изготавливают такие печи, работающие по индукционному принципу. В качестве основы подобного нагревательного приспособления можно использовать огнеупорный кирпич. Элементы кирпичного каркаса соединяются между собой при помощи специального раствора, способного выдерживать высокую температуру.
Самодельная плавильная печка с усиленным металлическим каркасом
Емкость, в которой будет выполняться само плавление (тигель), может быть также изготовлена в домашних условиях. В качестве материала для нее подойдут графит или шамотный кирпич. Более предпочтительным материалом для изготовления тигля, по признанию многих специалистов, является шамотный кирпич. Такой материал отличается долговечностью и позволяет выполнить значительно большее количество плавок, чем сосуд из графита.
Тигель из огнеупорной глины, обмазанный жидким стеклом с тальком
Важнейшим элементом печи, в которой латунь или бронзу можно подвергнуть плавлению, является нагревательный элемент. Конечно, можно выполнять нагрев тигля и при помощи угля, но большей эффективностью и удобством использования обладают печи, нагрев в которых осуществляется при помощи индукционного принципа. Для того чтобы сделать и эффективно использовать нагревательное устройство такого типа, вам потребуется источник тока, мощность которого составляет порядка 20–25 кВт.
Плавка латуни требует применения такого вещества, как бура, которая добавляется в сплав для улучшения его характеристик. Учитывая тот факт, что вам придется работать с металлом, который имеет очень высокую температуру, надо предусмотреть все меры безопасности. Одной из таких мер, которая позволяет минимизировать риск возгорания различных предметов, расположенных в непосредственной близости с плавильной печью, является использование асбестового листа, которым нужно застелить участок пола.
Для изготовления нагревательных элементов печи понадобится толстая нихромовая проволока и керамические трубки
Для извлечения тигля с расплавленной латунью необходимы специальные щипцы с длинными ручками, а все работы, сопряженные с воздействием высокой температуры, следует выполнять в плотных перчатках и защитных очках. Поскольку при плавке из латуни начинает выделяться цинк, пары которого вредны для здоровья, в месте выполнения литья нужно предусмотреть хорошую вентиляцию.
В домашних условиях можно выполнять не только плавку, но также и сварку (пайку) латуни. Для выполнения этой технологической операции, при помощи которой можно вернуть к жизни поломанные изделия из данных сплавов, вам потребуются газовая горелка и специальный припой, основу которого составляет техническое серебро. Такой припой, как и флюс, специально предназначенный для пайки цветных металлов, можно приобрести в готовом виде или сделать его самостоятельно, используя для этого техническое серебро и медь.
После того как все оборудование и необходимые инструменты подготовлены, можно приступать непосредственно к литью латуни.
Процесс плавки
Для того чтобы латунь быстрее перешла в жидкое состояние, лучше помещать ее в тигель в измельченном виде. Следует иметь в виду: чем меньше будут такие куски, помещенные в тигель, тем быстрее начнется процесс плавления.
После того как вы наполните тигель измельченным металлом, необходимо установить сосуд в печь и начать ее нагрев до температуры плавления латуни. Если для плавки латуни вы используете заводскую муфельную печь, то следить за процессами, протекающими в тигле, можно через специальное окошко. В том случае, если вы самостоятельно изготовили печь простейшей конструкции, вам понадобится крышка из огнеупорного материала, которой будет закрываться емкость для плавления латуни.
Плавку в компактной печке заводского изготовления можно производить прямо на кухне.
Тигель извлекается из печи только тогда, когда весь металл, который в него помещен, полностью расплавился. Для вынимания емкости с латунью следует пользоваться специальными щипцами и делать это максимально аккуратно. На поверхности латуни, подвергнутой плавлению, всегда присутствует пленка, которую в обязательном порядке надо убрать. Выполнить такую операцию совсем несложно, если взять для этого обычную стальную проволоку.
Для литья изделия из латуни вы должны подготовить форму, благодаря которой металл, переходя из жидкого расплавленного состояния в твердое, примет требуемые очертания. Заливка латуни в такую форму выполняется только после того, как удалена пленка, о которой говорилось выше. Затем вам останется только дождаться, когда латунь, залитая в форму, полностью перейдет в твердое состояние и остынет.
Заливка форм латунным расплавом
В домашних условиях можно использовать и более упрощенный вариант плавильной печи, применяя в качестве нагревательных элементов газовую горелку. Подвергнуть латунь плавлению таким образом можно, надежно закрепив газовую горелку под сосудом для плавки в вертикальном положении. При этом важно следить за тем, чтобы пламя, которое выдает горелка, равномерно охватывало всю нижнюю часть сосуда.
Процесс плавки пойдет быстрее, если использовать вторую горелку
Используя такое простое приспособление, следует иметь в виду, что латунь, которая будет плавиться в тигле, подвергается значительному окислению. Чтобы минимизировать последствия этого процесса, который негативно отражается на характеристиках сплава, можно использовать обычный древесный уголь.
Таким образом, существует несколько способов, позволяющих эффективно расплавить латунь в домашних условиях. Выбирая один из них в зависимости от своих предпочтений и финансовых возможностей, вы сможете изготавливать из латуни методом литья изделия различного назначения.
Подготовка
Печь для плавки выкладывают из огнеупорного кирпича (лучше использовать марки с повышенной способностью). Ее необходимо надежно закрепить термостойким раствором, и некоторые мастера предпринимают меры, чтобы обезопасить ее от теплового воздействия – обмазывают снаружи специальными составами. Рекомендованное место возведения должно хорошо проветриваться, но при этом надежно укрыто от природных воздействий. Поэтому в мастерской устанавливают достаточно мощную вентиляцию, или размещают ее во дворе под навесом.
Нагревательным элементом служат индукционные трубки из керамики. Мощность источника энергии – не менее 30 КВт, с максимально возможным КПД, изготовление – только из качественных деталей. Дополнительные приспособления – тигель, щипцы с закругленными краями и длинной ручкой, ложку для разливания расплавленного металла лучше купить фабричные. Однако некоторые умельцы предпочитают вместо графитовой емкости делать свой собственный тигель из шамота с дополнительным защитным слоем – это может быть жидкое стекло с добавлением талька или раствор силиката калия.
При интенсивной работе с металлом длительность любого такого приспособления будет небольшой.
Шамот выдержит больше расплавлений, чем графит, но с покупным и возиться не придется.
Как расплавить в домашних условиях?
Ответ на этот вопрос содержится в используемом оборудовании. С профессиональной печью работать просто – нужно выставить необходимую температуру терморегулятором и поместить тигель внутрь. Преимуществом такого оборудования является высокая температура, которая позволит домашнему мастеру работать и с другими сплавами, бронзами, цветными металлами. Домашняя печь, изготовленная соответствующим образом, – тоже неплохой выход из положения.
Описание процесса
Имеющийся в распоряжении мастера лом помещают в емкость для плавления, предварительно измельчив. Это сэкономит и время, и расходуемую энергию – чем мельче будут полученные осколки, тем быстрее можно добиться результата. Это немаловажное обстоятельство, если нужно для каких-то надобностей переплавить большое количество металлического сплава. Только после того как емкость с металлом помещается в печь, начинается ее разогревание. Выемка тигля осуществляется щипцами, но перед этим нужно убедиться, что все помещенные в печь кусочки окончательно расплавились.
На поверхности металла может образовываться пленка (это зависит от используемого лома), для нее нужно приготовить подручный инструмент, чтобы удалить немедленно после извлечения из печи.
Для литья используют разливную ложку и деревянные формы, их не придется использовать повторно, потому что они придут в негодность, пока металл остынет.
В описании нет ничего сложного, как в приготовлении блюда, – засунут в печь, достать, разлить по сосудам, дождаться, пока остынет. Однако первые опыты могут быть неудачными из-за каких-то нюансов – например, недостаточного разогрева из-за нагревающего элемента, размещения в уже разогретой печи, по неопытности или при несоблюдении инструкций. Деталь может не соответствовать нужным параметрам и нуждаться в механической доработке, если формы для литья изготовлены неточно. Поэтому сейчас их распечатывают, по возможности, на 3D-принтере, используя металл, превышающий латунь по показателям жаропрочности.
Требования техники безопасности
- Расплавление латуни желательно проводить на открытом воздухе под навесом. Если рабочее место находится в помещении, организуют хорошую вентиляцию;
- В непосредственной близости от печи не должно быть легковоспламеняемых предметов, взрывопожароопасных жидкостей, баллонов с газом;
- В доступном месте возле рабочего стола необходимо иметь огнетушитель, большую емкость с водой;
- Работу проводят в спецодежде из хлопчатобумажной ткани, обувь должна быть из плотной кожи;
- Органы зрения защищают очками, органы дыхания – респиратором;
- На подходе к рабочему месту, столам с литейными формами не должно быть посторонних предметов, проводов, за которые можно зацепиться;
- Заливая расплавленный металл в форму, нужно стараться избегать брызг;
- В помещении должна быть аптечка с наличием всего необходимого для оказания первой медицинской помощи.
Можно ли паять латунь
Пайка латуни
Многих новичков, как правило, волнуют вопросы: паяется латунь или нет и до скольки градусов ее можно нагревать. Ответ однозначный: паять латунь можно. Произвести спайку латунных поверхностей вполне реально, хоть и потребуется больше сноровки, чем при соединении обычным припоем. Припой для латуни должен состоять из меди и серебра, соединенных в соотношении 1 к 2. Размещенные на асбестовом основании детали смачивают флюсом (бура, борная кислота, вода), посыпают измельченным припоем, затем нагревают газовой горелкой. Температура не должна превышать 700° C во избежание деформации деталей, нагрев нужно производить постепенно.
Разница между температурами плавления припоя и латунных деталей не превышает 50 °С, поэтому при перегреве есть риск получить вместо качественного изделия большой слиток. Если работа была проделана качественно, то шов будет иметь такой же цвет, как и латунная поверхность детали. Это объясняется химической диффузией. Последний этап пайки – удаление остатков флюса. Для этого используется горячая трехпроцентная серная кислота, которая затем смывается с изделия водой.
Источники: https://tokar.guru/metally/temperatura-plavleniya/temperatura-plavleniya-latuni-i-plavka-v-domashnih-usloviyah.html, https://promzn.ru/metallurgiya/diapazon-temperatur-plavleniya-latuni.html, https://met-all.org/cvetmet-splavy/latun/temperatura-plavleniya-latuni-bronzy-plavka-domashnih-usloviyah.html, https://vplate.ru/metally-i-splavy/plavlenie-latuni/, https://svarkaed.ru/svarka/poleznaya-informatsiya/latun-raznovidnosti-i-temperatura-plavleniya.html,
