Вы когда-нибудь задумывались, почему горстка металлов, с которыми вы знакомы, на самом деле самые редкие? Золото, серебро, бронза и даже платина не являются самыми распространенными металлами. В отличие от стали и чугуна, вы не увидите их в большом количестве в своем доме, на улицах или на рабочем месте. Они просто очень редки, и это потому, что их трудно добыть и изготовить, а также поэтому они имеют более высокую денежную стоимость, чем более распространенные металлы.
изготовление бронзы с использованием ацетилена
Однако один из них, хотя и ценится одинаково, на самом деле очень распространен. Не в том смысле, что вы можете увидеть его повсюду, но из него сделаны определенные компоненты многих предметов повседневного обихода. Этот металл — бронза. Вы, наверное, слышали о нем хотя бы раз или два. Вы, вероятно, даже знаете, как она выглядит и как ее коричневый металлик отличает ее от остальных более приятных на вид металлов. Но я бы поспорил, что вы знаете лишь несколько предметов, которые законно изготовлены из бронзы.
Что такое бронза?
Бронза — это сплав меди и олова. Ее состав варьируется, но большинство современных бронз изготавливаются примерно на 80 процентов из меди. Другие элементы, такие как марганец, алюминий, никель, фосфор, кремний, мышьяк или цинк, используются для производства различных типов бронзы, каждый из которых обладает уникальным набором полезных свойств. Вот некоторые из наиболее распространенных типов бронзы, получаемой путем добавления дополнительного элемента к исходному сплаву.
Алюминиевая бронза. При добавлении примерно 6-12% алюминия к исходной смеси меди и олова получается более прочная и устойчивая к коррозии бронза, называемая алюминиевой бронзой. Алюминий хорошо известен в строительстве и машиностроении своими многими ценными свойствами, включая высокую отражательную способность, низкий коэффициент вторичного тепловыделения, допустимый диапазон токсичности и приемлемую тепло- и электропроводность. Все эти свойства бронза приобретает сразу после легирования.
Мельхиор. Несмотря на отсутствие слова “бронза” в названии, мельхиоровое серебро на самом деле является разновидностью бронзы. Оно состоит из бронзы, олова и никеля. Несмотря на наличие слова “серебро”, этот тип бронзы на самом деле не содержит серебра. Серебро относится только к серебристому цвету металла, который не характерен для бронзы. Эта огромная разница во внешнем виде является одной из основных причин, по которой идентификация изделий или предметов, изготовленных из бронзы, может быть довольно сложной. Это в основном потому, что потребители привыкли видеть бронзу как металл коричневого цвета.
Фосфорная бронза. Добавление небольшого количества фосфора может сделать бронзу невероятно прочной. Это может увеличить выход бронзы и предел прочности при растяжении в несколько раз, в зависимости от того, сколько его вы добавляете в смесь. В идеале следует добавлять только от 0,01 до 0,35 процента фосфора, чтобы избежать превращения прочности в хрупкость. Помимо прочности, фосфор также помогает повысить сопротивление бронзе усталости, долговечность и коэффициент трения. Именно это делает люминофорную бронзу очень подходящей для применений, связанных с постоянным и быстрым скольжением металлических поверхностей.
Кремниевая бронза. Кремний, известный своей способностью легко разливать, привлекательным качеством поверхности и превосходной коррозионной стойкостью, является практически идеальным легирующим металлом. Кремний также идеально подходит для бронзового сплава. Даже если только около 6 процентов всего бронзового сплава состоит из кремния, этого достаточно, чтобы придать бронзе самосмазывающуюся способность, необходимую для того, чтобы ее можно было легко формовать или отливать в различные формы и сложные детали.
Марганцевая бронза. Марганец также может сделать бронзу твердой и прочностной. Это позволяет бронзе работать с высокой нагрузкой и низкой скоростью, что изначально было одним из ее немногих недостатков. Однако высокая несущая способность, которую придает марганец, также превращает бронзу в металл, не поддающийся термической обработке, вот почему для применений, связанных с использованием марганцовистой бронзы, необходима специальная смазка.
Хотя каждый тип бронзы обладает уникальным набором свойств благодаря дополнительному элементу, который они содержат, есть определенные свойства, которые у них есть общего. Именно эти свойства определяют широкое применение бронзы.
Твердость. Хотя бронза — превосходный материал для скульптуры, это один из самых твердых медных сплавов в мире. Его твердость зависит от пропорции исходного состава и дополнительных элементов, которые в нем присутствуют. Тем не менее, она может выдерживать давление в диапазоне от 35 000 фунтов на квадратный дюйм до 119 000 фунтов на квадратный дюйм. Самым твердым из всех типов бронзы является марганцевая бронза,поскольку она выдерживает максимально допустимое давление.
Высокая температура плавления. В отличие от других медных сплавов, бронза плавится не так легко. Для расплавления бронзы потребуется нагрев до 2000 градусов по Фаренгейту. Что удивительно в этом свойстве бронзы, так это то, что оно дает нам представление о том, насколько изобретательными были наши древние предки. Удивительно, как они смогли производить нагрев в таких масштабах, используя примитивные методы получения изделий из бронзы, и они были в состоянии повторять процесс снова и снова. Устойчивость к коррозии. Поскольку все компоненты устойчивы к коррозии, неудивительно, что бронза также устойчива к коррозии. Она не ржавеет, как железо или сталь, а некоторые ее виды, такие как Muntz metal, выдерживают даже воздействие соленой воды, которая в десять раз более агрессивна, чем водопроводная. Вместо этого она образует слой защитного покрытия, называемый патиной. Это распространено среди медных сплавов.
В чем заключается применение бронзы?
Использование бронзы значительно сократилось с тех пор, как были открыты сталь и другие металлы с более подходящими конструкционными применениями. С другой стороны, бронза эволюционировала и стала полезной во многих других областях применения, благодаря металлургам, которые потратили свою жизнь на изучение практически безграничных возможностей этого металла. Вот некоторые из наиболее распространенных видов применения бронзы.
Рисунки. Пожалуй, самое популярное применение бронзы — в искусстве, особенно в качестве основного материала для скульптуры. Это материал, который выбирают скульпторы, специализирующиеся на металлах, из-за его удивительного свойства, которое позволяет ему медленно расширяться по мере остывания. Несмотря на свою тяжесть и плотность, с бронзой довольно легко работать, что позволяет скульпторам свободно резать сколько душе угодно.
Строительство. Несмотря на то, что сталь вытесняется во множестве областей применения, связанных со строительством, бронза по-прежнему сохраняет свое место в некоторых из них. Например, многие компоненты подвижных мостов, колеса в червячных приводах и поворотные столы для мостов изготовлены из определенного типа бронзы. Современные инструменты безопасности, такие как молотки, киянки и гаечные ключи, также изготавливаются из бронзы. Первоначально эти инструменты изготавливались из стали, но из-за риска возгорания или взрыва, вызванного опасными искрами, которые может выделять сталь, сталь была заменена бронзой.
Конструкция станка. Существует множество деталей машин, которые лучше всего изготавливать из бронзы — цилиндрические шестерни, втулки, подшипники, компоненты клапанов и даже направляющие клапанов в авиационных двигателях, и все это благодаря ее высокой электропроводности, термостойкости и свойствам с низким коэффициентом трения. Не так уж много металлов обладают свойствами низкого трения, что очень важно в условиях, когда детали скользят друг по другу с высокой скоростью.
Теперь, когда у вас есть хотя бы базовые знания о бронзе, мы предполагаем, что вы уже разбираетесь в ней, когда планируете использовать в любых своих будущих проектах. Конечно, успех этих проектов также зависит от качества бронзовых материалов, которые вы будете использовать. Всегда сотрудничайте с поставщиком, который не только специализируется на медных сплавах, таких как бронза, но и имеет собственное литейное производство. Выгодно иметь поставщика бронзовых труб и прутков, который в любое время может предоставить вам материалы высочайшего качества, которые вам нужны.