Предметы из меди, а также различные изделия, в состав которых она входит, получили широкое распространение в бытовых условиях. Поэтому многие задаются вполне стандартным вопросом: «Как расплавить медь самостоятельно?»
Имея представление о такой технологии, люди научились изготавливать разные предметы из чистого металла, а также получаемых из него сплавов – бронзы и латуни.
Плавление – это процесс, характеризующий постепенный переход металла из стандартного твердого состояния в жидкую консистенцию. Каждому металлическому соединению или металлу в чистом виде свойственная своя температура, под воздействием которой он начинает плавиться.
Немаловажным фактором в данном случае является то, какие примеси входят в состав расплавляемого соединения.
Так, медь начинает плавиться при температуре 1083 градусов по Цельсию. Если к ней добавить олово, то температура плавления снизится и составит примерно 930-1140 градусов по Цельсию.
В данном случае такое колебание обусловлено количеством олова, входящего в сплав. Соединение из меди и цинка плавится при еще более низкой температуре – 900-1050 градусов. Нагревание любых металлов связано с постепенным разрушением решетки, образованной из множества кристаллов.
С нагреванием температура плавления поднимается до максимально необходимой отметки, затем ее рост останавливается и сохраняется на достигнутом уровне до того момента, пока не расплавится весь металл, после чего начинает снижаться.
Остывание – обратный процесс изменения температуры. По мере охлаждения она падает и «замирает» на определенном уровне до тех пор, пока металл полностью не затвердеет.
Медь, разогретая до максимально возможной отметки, закипает при температуре, достигшей отметки в 2560 градусов. По внешнему виду ее кипение схоже с кипением любых жидких веществ, на поверхности которых по мере нагревания появляются пузырьки, и выделяется газ. Так, из меди в процессе кипения выходит углерод, образовавшийся в результате окисления и ее тесного контакта с воздухом.
Технология плавления меди получила широкое применение с древних времен, когда люди с помощью костра расплавляли металл для изготовления стрел, наконечников и другого оружия, и предметов быта.
Плавка меди в домашних условиях также возможна. Для этого понадобятся:
- Тигель, где будет плавиться медь, и щипцы, необходимые для того, чтобы извлечь тигель из печи или снять его с огня.
- Древесный уголь.
- Муфельная печь (лучше, если в ней будет регулироваться температура нагрева).
- Горн.
- Обычный пылесос.
- Форма, в которую выливается расплавленная жидкость.
- Крюк, изготовленный из стальной проволоки.
- Газовая горелка, если нет муфельной печи.
Алгоритм плавления включает несколько поэтапных шагов:
- Металл измельчить и пересыпать в тигель . Причем чем более мелкие фрагменты будут, тем скорее он достигнет расплавленного состояния. Тигель поставить в печь, раскаленную до максимально высокой температуры, необходимой для начала процесса плавления (здесь кстати придется регулятор температур). Во многих муфельных печах на двери вырезано окошко. Через него можно безопасно осуществлять наблюдение за процессом.
- По достижении медью жидкого окончательно расплавленного состояния, тигель с помощью щипцов нужно постараться как можно аккуратнее и скорее вынуть из печи . На поверхности жидкого вещества будет образована пленка, ее подвинуть к краю тигля, используя крюк из проволоки. Очищенный от пленки металл максимально быстро перелить в заранее подготовленную форму.
- Если муфельная печь отсутствует, осуществить плавку меди можно с применением обычной газовой горелки . Но тогда медь будет находиться в тесном контакте с воздухом, а сам процесс окисления пройдет значительно быстрее. Поэтому для предотвращения образования толстой пленки на поверхности металла, медь, когда она достигнет жидкого состояния, присыпают растолченным древесным углем.
- Расплавить медь и ее сплавы можно также с помощью горна . Для этого древесный уголь нужно хорошо раскалить и поместить на него тигель с металлом (предварительно измельчить медь). Для ускорения нагревательного процесса на уголь направить пылесос, включенный на режиме выдувания. Особое внимание стоит уделить наконечнику трубы. Она должна быть металлической, поскольку пластик расплавится под воздействием высокой температуры.
У чистой меди, в состав которой не входят другие соединения, достаточно плохая текучесть. Поэтому делать из нее сложное литье или мелкие детали не рекомендуется.
Тогда стоит использовать сплавы. Например, латунь, оттенок которой светлее остальных. Это говорит о том, что для ее плавления нужны менее высокие температуры.
Изделия из меди могут быть дюже прекрасны, и появляется соблазн сделать что-то медное своими руками. Для этого металл нужно расплавить. В литейном деле по большей части используются три основные разновидности этого металла: красная чистая медь и ее сплавы: бронза и латунь.
Вам понадобится
- Тигель
- Щипцы для тигля
- Муфельная печь
- Древесный уголь
- Бытовой пылесос
- Крюк из железный проволоки
- Форма
Инструкция
1. В тигель положите куски металла. Поставьте тигель в муфельную печь. Установите регулятор нагрева в необходимую позицию. Отслеживать за плавлением металла дозволено в окошко печи, которое есть на дверце. В ходе плавления на поверхности металла образуется окисная пленка.
2. При достижении надобной температуры и расплавлении металла откройте дверцу, захватите тигель щипцами. Окисную пленку сдвиньте в сторону с подмогой крюка из железный проволоки. Вылейте расплав в подготовленную заблаговременно форму. Если муфельная печь довольной мощности, с ее поддержкой дозволено плавить всякие медные сплавы и собственно красную медь.
3. Если нет муфельной печи, дозволено расплавить медь автогеном, направив пламя от днища тигля вверх. При этом плавление будет протекать при отличном доступе воздуха. Для предохранения металла от насыщенного окисления рекомендуется присыпать его поверхность слоем толченого древесного угля.
4. Желтую медь (латунь) и легкоплавкие разновидности бронзы дозволено расплавить паяльной лампой. Тезис плавки тот же, что и при применении автогена. Пламя должно максимально охватывать тигель.
5. Если нет ни автогена, ни паяльной лампы, дозволено воспользоваться простым горном. В этом случае установите тигель на слой древесного угля. Для возрастания температуры горения угля примените принудительное вдувание в зону горения воздуха. Для этого подойдет бытовой пылесос, работающий на выдувание. Шланг пылесоса неукоснительно должен иметь металлический наконечник. Отверстие наконечника дозволено заузить для приобретения больше тонкой струи воздуха.
Если у вас появилась надобность расплавить металл для каких-нибудь целей, вы столкнетесь с рядом задач, которые дозволено решить и все равно исполнить данную процедуру собственными руками. Скажем, расплавить медь не так трудно, как многие другие материалы. И при желании это абсолютно реально сделать самому.
Инструкция
1. Обнаружьте метод добиться температуры огромнее, чем 1083 градуса по Цельсию. Данная температура нужна для того, дабы медь начала плавится. Не верьте историям о том, как люди сумели расплавить медь на костре в консервной банке либо ломтик медной проволоки на ложке, применяя только зажигалку. Даже если их истории реальны, итог дозволено сделать один – это была не медь .
2. Воспользоваться дозволено доменной печью, если такая имеется там, где вы живете либо если у вас есть вероятность воспользоваться ей. Раньше чем снимать в аренду печь, удостоверитесь, что она может нагреваться до необходимой вам температуры и в ней есть вероятность регулировки жара, потому что невозможно, дабы медь начинала вскипать. Надобно уметь балансировать между температурными перепадами.
3. Испробуйте соорудить печь для выплавки дома самосильно. Сделать дома печь для плавления дозволено из подручных материалов. Схемы, по которым делают такие печи, есть на всем специализированном форуме. Самая распространенная конструкция создается из использованного огнетушителя. Если вы предпочли данный вариант, тогда отпилите головку огнетушителя и приделайте закрывающуюся крышку. Обработайте внутреннюю часть глиной и установите плавильный элемент, купить тот, что дозволено в специализированных магазинах.
4. Помните, что форма, в которую будет произведен залив расплавленной меди, должна иметь крупную температуру плавления, чем сама медь .
5. Не забывайте про азотную среду, которую необходимо сделать для удачного плавления, в отвратном случае вы можете просто потратить материал.
Видео по теме
Дабы расплавить медь , как однако, и всякий иной металл отличнее пользоваться особым оборудованием и трудиться под начальством мастера. Но если обстоятельства вас принудили заняться плавкой металла дома, то сделайте особую плавильную печь.
Инструкция
1. Печь для плавки металла в домашних условиях разработал ученый металлург Е.Я. Хомутов. За основу печи возьмите обыкновенную огнеупорную трубу длинной 300 мм.
2. С обоих концов трубы сделайте по два отверстия (замковых), дабы прикрепить нихромовую нить. Нихромовая нить является нагревательным элементом, прикрепить ее нужно совместно с куском шнура, тот, что будет предохранять витки проволоки при намотке.
3. Применяя формулу L=RxS вычислите длину нити, где сопротивление нагревательного элемента нагревания –R, S - сечение проволоки (нихромовой); удельное сопротивление нихрома –р и равно 1,2; желанная длина – L.
4. Проволоку совместно со шнуром намотайте в виде спирали и обмажьте жидким стеклом. После этого проводник удалите, спираль обмотайте асбестом.
5. Сделайте датчик температуры. Возьмите хромелевую и алюмелевую проволоку, скрутите их друг с ином. К одному концу скрутки присоедините провод идущий от трансформатора (латра). Регулятор трансформатора поставьте на нулевое деление.
6. Возьмите диэлектрическую поверхность и насыпьте графитовый порошок и буру (пропорция 5/1).Иной провод от трансформатора подсоедините к месту пайки. Оно указано на рисунке.
7. Слева размещен датчик температур. 1). трансформатор (латр), 2).на зажиме 1-й контакт, 3). от латра 2-й контакт, 4,5). хромелевая и алюмелевая проволока, 6). чашка из вещества, тот, что нехорошо проводит ток, 7). состав (смесь) из буры и графита, 8). скрутка 2-х проводков (спаиваемых).
8. На несколько секунд подайте ток. На месте контакта должен возникнуть шар расплава. Рабочую часть термопары вмонтируйте в крышку печи и подсоедините к милливольту, тот, что рассчитан на 500 милливольт.
9. Шкалу снова отградуируйте, ориентиром может служить точка плавления различных металлов. Эту операцию проводите теснее в готовой печи. Верхнюю крышку печи и дно сделайте из глины (шамотной). Печь дозволено дополнить смотровым окошком из особого стекла.
10. 1) термоизоляция асбестовая 2). труба из глины, 3). спираль нихромовая, 4). крышка (верхняя), 5). выход нихромовой нитки (проволоки),6). термопары, 7). милливольтметр, под.Если шихту будет загружать непринужденно в саму печь, а не в тигли, то внутреннюю часть печи обмажьте графитовой пастой. Пасту замешайте на жидком стекле.При работе с такой печью соблюдайте технику безопасности.
Латунь представляет собой многокомпонентный сплав меди с некоторыми другими легирующими элементами. Изделия из латуни владеют многими пригодными качествами и частенько применяются при изготовлении самых многообразных конструкций в практике домашнего мастера. Одним из способов первичной обработки латуни является плавление.
Вам понадобится
- – муфельная печь;
- – паяльная лампа;
- – газовая горелка;
- – тигель;
- – древесный уголь;
- – железная проволока;
- – форма для выплавки металла.
Инструкция
1. Приготовьте муфельную печь, в которой будет осуществляться расплав латуни и особый сосуд из огнеупорного материала (тигель), куда непринужденно будет размещен начальный материал. Для комфорта обращения с тиглем потребуются особые металлические щипцы и огнеупорная подставка. Обеспечьте в помещении, где будут вестись работы, отменную вентиляцию.
2. Разместите в жаропрочный тигель измельченную массу латуни. Желанно, дабы куски металла не были излишне огромными; это сократит время плавки. Установите тигель в муфельную печь. При помощи регулятора температуры выставьте требуемое значение (температура плавления латуни достигает 880-950 градусов). Включите печь. При необходимости контролируйте процесс расплава через окошко, расположенное в дверце муфельной печи.
3. Позже полного расплавления латуни осмотрительно откройте дверцу, соблюдая меры безопасности, и выньте тигель, прихватив его щипцами. На поверхности расплавленного металла образуется пленка из окислов, удалите ее при помощи куска железный проволоки. Расплавленный металл залейте в заблаговременно приготовленную литейную форму.
4. При отсутствии стационарного оборудования для плавления металлов, используйте нагрев при помощи газовой горелки либо традиционной паяльной лампы. Установите горелку в устойчивое расположение, дабы пламя было направлено вверх, а после этого закрепите. На подставку из железный проволоки разместите жаропрочный тигель с латунью.
5. Включите горелку либо паяльную лампу. Установите такую мощность пламени, дабы оно охватывало всю нижнюю поверхность огнеупорного сосуда. От того что плавление будет протекать при энергичном притоке воздуха, процесс будет сопровождаться мощным окислением металла. Дабы уменьшить окисление, насыпьте на латунь довольный слой измельченного древесного угля.
Реформирование древесины в уголь осуществляется с подмогой процесса пиролиза, под которым подразумевается распад органических соединений в итоге их деструкции под действием высокой температуры. Разложение древесины производится в газовой бескислородной среде, в реторте. В процессе пиролиза выдаются парогазы, которые выводятся через патрубок. Позже этого в устройстве происходит отделение газа от жидкости. Сегодня существует громадное число агрегатов, предуготовленных для термического разложения древесины. При наличии нужных материалов печь для изготовления древесного угля дозволено сделать своими руками.
Вам понадобится
- – керамический кирпич;
- – шамотный кирпич;
- – глина и песок;
- – железный лист;
- – вентилятор наддува;
- – чугунные колосники;
- – рычажный терморегулятор;
- – дверцы.
Инструкция
1. Раньше чем приступить к сборке такого оборудования, весь мастер составляет подробную схему грядущей печи. При независимом изготовлении аппарата отменнее каждого взять теснее готовую схему.
2. Периметр пиролизной печи выкладывается из керамического кирпича, на котором не должно быть трещин и сколов. Кладка внутренних перегородок осуществляется с применением шамотного кирпича. Для приготовления связующего раствора используется глина и чистый песок.
3. Топливник может быть выложен из керамического и шамотного кирпича. Предпочтительней применять шамотный кирпич, потому что он класснее выдерживает крупные температуры, которые не избежать при горении топлива.
4. Топливник разделяется на две сегменты: загрузочную и секцию для сгорания газов, выделяемых во время процесса пиролиза. Для наилучшего сгорания летучих веществ в эту секцию подается вторичный воздух, при этом прохождение первичного происходит сверху вниз.
5. Колосниковые чугунные решетки устанавливаются в топливник. При этом необходимо делать небольшие зазоры, потому что при нагревании решетки расширяются. Топочные дверцы закрепляются посредством особых «ушей». Для их изготовления дозволено применять проволоку либо листовую железо.
6. Позже этого нужно установить дверцы, предуготовленные для регулировки подачи воздуха и чистки печи от золы. На этом же этапе монтируются печные задвижки, с подмогой которых в печке регулируется тяга. В связи с тем, что конструкция топки имеет крупное аэродинамическое сопротивление, требуется установить вентилятор, применяемый для снабжения принудительной тягой.
7. Печь для древесного угля владеет такими превосходствами, как вероятность утилизировать отходы древесной промышленности, неимение выбросов пагубных веществ в окружающую среду, простота в обслуживании и эксплуатации, безопасность и долговечность. При таком числе плюсов существует один недочет, тот, что невозможно не подметить. Он заключается в необходимости тщательной теплоизоляции трубы, потому что при низкой температуре конденсат в трубе может замерзнуть, а это приведет к уменьшению ее сечения.
Полезный совет
Производство печи для древесного угля должно осуществляться с применением только добротных материалов. Желанно иметь навык в проведении сварочных работ.
Видео по теме
Обратите внимание!
Муфельная печь должна дозволять получать следующие температуры: для плавления меди – 1083оС, для плавления бронзы – 930-1140оС, для плавления латуни – 880-950оС. Красная медь является вязкоплавкой. Она малопригодна для тонкой отливки. Для этих целей огромнее подходит латунь. Чем светлее латунь, тем больше легкоплавкой она является. Не рекомендуется заниматься переплавкой старой бронзы незнакомого происхождения, от того что она может содержать в своем составе огромное число мышьяка. Горн представляет собой открытую печь с вытяжкой, в которой сжигают древесный уголь. Для увеличения температуры в горн вдувают добавочный воздух с поддержкой мехов либо компрессора.
Полезный совет
Для плавления меди используются глиняные и керамические тигли.Взамен горна дозволено применять автоген либо паяльную лампу.
Уже в древности люди добывали и плавили медь. Этот металл широко применялся в быту и служил материалом для изготовления различных предметов. Бронзу научились делать примерно 3 тыс. лет назад. Из этого сплава делали хорошее оружие. Популярность бронзы быстро распространялась, так как металл отличался красивым внешним видом и прочностью. Из него делали украшения, орудия охоты и труда, посуду. Благодаря небольшой температуре плавления меди человек быстро освоил ее производство.
Нахождение в природе
Свое латинское название Cuprum металл получил от названия острова Кипр, где его научились добывать в третьем тысячелетии до н. э. В системе Менделеева Сu получил 29 номер, а расположен в 11-й группе четвертого периода.
В земной коре элемент на 23-м месте по распространению и встречается чаще в виде сульфидных руд. Наиболее распространены медный блеск и колчедан. Сегодня медь из руды добывается несколькими способами, но любая технологий подразумевает поэтапный подход для достижения результата.
Физические свойства
Металл пластичен и на открытом воздухе покрывается оксидной пленкой за короткое время. Благодаря этой пленке медь и имеет свой желтовато-красный оттенок, в просвете пленки цвет может быть зеленовато-голубым. По уровню уровнем тепло- и электропроводности Cuprum на втором месте после серебра.
- Плoтность - 8,94×103 кг/ м3 .
- Удельная теплоемкость при Т=20 ° C - 390 Дж/кг х К.
- Электрическoе удельное при 20−100 ° C - 1,78×10−8 Ом/м.
- Температура кипeния - 2595 ° C.
- Удельная электропрoводность при 20 ° C - 55,5−58 МСм/м.
При какой температуре плавится медь
Плавления происходит, когда из твердого состояния металл переходит в жидкое. Каждый элемент имеет собственную температуру плавления. Многое зависит от примесей в металле . Обычная температура плавления меди - 1083 ° C. Когда добавляется олово, температура снижается до 930- 1140 ° C. Температура плавления зависит здесь от содержания в сплаве олова. В сплаве купрума с цинком плавление происходит при 900- 1050 ° C .
При нагреве любого металла
разрушается его кристаллическая решетка. По мере нагревания повышается температура плавления, но затем выравнивается по достижении определенного предела температуры. В этот момент и плавится металла. Полностью расплавляется, и температура повышается снова.
Когда металл охлаждается, температура снижается, в определенный момент остается на прежнем уровне, пока металл не затвердеет полностью. После полного затвердевания температура снижается опять. Это демонстрирует фазовая диаграмма, где отображен температурный процесс с начала плавления до затвердения. При нагревании разогретая медь при 2560 ° C начинает закипать. Кипение подобно кипению жидких веществ, когда выделяется газ и появляются пузырьки на поверхности. В момент кипения при максимально больших температурах начинается выделение углерода, образующегося при окислении.
Плавление в домашних условиях
Благодаря низкой температуре плавления древние люди могли расплавлять купрум на костре и использовать металл для изготовления различных изделий.
Для расплавки меди в домашних условиях понадобится:
Процесс течет поэтапно, металл помещается в тигель, а затем размещается в муфельной печи. Выставляется нужная температура, а наблюдение за процессом осуществляется через стеклянное оконце. В процессе в емкости с Cu появится окисная пленка, которую нужно устранить - открыть окошко и отодвинуть в сторону стальным крюком.
При отсутствии муфельной печи расплавить медь можно автогеном. Плавление пойдет, если ест нормальный доступ воздуха. Паяльной лампой расплавляется латунь и легкоплавкая бронза. Пламя должно охватить весь тигель.
Если под рукой ничего из перечисленных средств нет, можно использовать горн, установленный на слой древесного угля. Для повышения Т можно использовать пылесос, включенный в режим выдувания, но шланг должен иметь металлический наконечник, хорошо, если с зауженным концом, так струя воздуха будет тоньше.
Температура плавления бронзы и латуни, как температура плавления меди и алюминия - невысоки.
Сегодня в промышленных условиях в чистом виде Cu не используется. В ее составе содержится много примесей: никель, железо, мышьяк, сурьма, другие элементы. Качество продукта определяется наличием содержания в процентах примесей в сплаве (не более 1%). Важные показатели - тепло- и электропроводность. Благодаря пластичности, малой Т плавления и гибкости медь широко используется во многих отраслях промышленности.
Медь входит в семёрку самых древних металлов, с которыми люди познакомились на самом начальном этапе своего существования. Период с 4 по 3 тысячелетие до нашей эры так и называется медный век в истории развития человечества. Древние люди изготавливали из неё предметы быта, орудия труда и боевое оружие. Это стало возможным благодаря относительно невысокой температуре плавления меди.
Научное наименование меди Cuprum (Купрум) происходит от названия греческого острова Кипр, где медь начали добывать ещё в середине третьего тысячелетия до нашей эры. В периодической таблице Менделеева химический элемент медь имеет 29 атомный (порядковый) номер, находится в 11 группе четвёртого периода. Принадлежит к пластичным переходным металлам. В чистом виде имеет характерный золотисто-розовый цвет. Чистую медь легко окислить, поэтому в естественных условиях она всегда образует на своей поверхности тонкую оксидную плёнку, которая придаёт ей красноватый оттенок.
Физические свойства
Это второй металл после серебра по уровню электропроводности, что делает её крайне востребованной в современной электронике. Второе ценное качество - высокая теплопроводность, это позволяет её широко применять во всевозможных теплообменниках и в холодильной аппаратуре.
- Температура плавления 1083 градуса.
- Температура кипения 2567 градусов.
- Удельное сопротивление при 20 градусах составляет 1,68·10 -3 Ом·м.
- Плотность 8,92 г/см.
Нахождение в природе
В природе встречается в самородном виде и в виде соединений.
Самые крупные месторождения самородной меди находятся в США в районе озера Верхнего. Именно в этом районе был найден самый крупный медный самородок весом 3560 килограмм. А также много самородной меди встречается в рудных горах Германии.
В России и на постсоветском пространстве добыча меди происходит путём извлечения из сульфидной руды. Её можно добыть, извлекая из медного колчедана или халькопирита CuFeS2. Наиболее известны такие месторождения, как Удокан в Забайкалье и Джезказган в Казахстане.
Сульфиты меди чаще всего образуются в так называемых среднетемпературных гидротермальных жилах. Могут образовываться и в осадочных породах в виде медистых песчаников и сланцев.
Как правило, медная руда всегда добывается открытым способом. Процентное содержание чистой меди в руде составляет от 0,2 до 1,0 процента в зависимости от месторождения.
Медные сплавы
Являются самыми первыми металлическими сплавами, получение которых человечество освоило ещё на самой заре своего развития. При какой температуре плавится медь, зависит от того, в каком сплаве она находится. В настоящее время наиболее известны и востребованы такие сплавы, как:
Переплавка меди дома
Этот металл обладает целым набором полезных свойств, которые делают её весьма желанным металлом в домашнем хозяйстве. А относительно невысокая температура при плавлении и изрядное количество медного лома, которое можно обнаружить на ближайшей свалке, позволяют задавать вопрос о том, как расплавить медь в домашних условиях, не как риторический, а вполне реальный и практический.
График плавления меди
Расплавление любого металла заключается в том, что под воздействием высоких температур разрушается кристаллическая решётка и металл переходит из твёрдого состояния в жидкое. Можно выделить некоторые закономерности, свойственные любому металлу в процессе расплавления:
В случае процесса охлаждения расплавленного металла происходит всё то же самое, но в обратной последовательности. Сначала происходит резкое снижение температуры внутри металла, затем на значении 1080 градусов падение температуры прекращается до тех пор, пока вся масса метала не перейдёт в твёрдое состояние. После этого температура снова начинает резко падать, пока не сравняется с температурой окружающего воздуха и кристаллизация не завершится окончательно.
Температура кипения
Медь начинает активно выделять углерод в виде пузырьков газа при температуре 2560 градусов. Внешне это очень напоминает кипение воды. На самом деле это процесс активного окисления меди, в результате которого металл теряет практически все свои уникальные свойства. Детали, отлитые из кипящей меди, имеют в своей структуре большое количество пор, которые будут уменьшать механическую прочность материала и ухудшать его декоративные свойства. Потому в процессе плавки необходимо внимательно следить за температурой и не допускать закипания меди.
Способы плавки
Медный лом можно переплавить в домашних условиях разными способами в зависимости от технического оснащения домашней мастерской. При этом нужно иметь в виду, что придётся нагревать медь не до её температуры плавления, а чуть выше - примерно до 1100−1200 градусов.
Для этих целей годятся следующие приспособления:
Пошаговая инструкция
Процесс плавления любого металла происходит поэтапно и подчиняется определённому алгоритму, который одинаков как для промышленного производства, так и для кустарного. Для тех, кто озадачен вопросом плавки меди в домашних условиях, пошаговая инструкция будет выглядеть следующим образом:
В , изготовленных вначале и середине прошлого века, использовали в качестве компонентов мышьяк и сурьму. Поэтому следует избегать расплавления так называемой старинной бронзы, так как пары мышьяка могут привести к отравлению организма.
К атегория:
Литейное производство
Плавка и разливка медных сплавов
Медные сплавы, к которым относятся оловянные и безоловянные бронзы и латуни, выплавляют в основном в электрических дуговых и индукционных печах и реже в пламенных, работающих на жидком топливе. При небольших объемах производства иногда используются тигельные печи.
Так как почти все элементы, входящие в состав медных сплавов, легко окисляются, процесс плавки ведется форсированно, при этом принимаются меры к защите сплавов с поверхности (защитными или покровными флюсами), а отдельные легкоокисляемые элементы применяются в виде лигатур.
1. Шихтовые материалы
Шихтовыми материалами для медных сплавов могут быть свежие (чистые) металлы, вторичные сплавы, оборотный сплав, а также различные лигатуры, поставляемые промышленностью или собственного приготовления.
Для раскисления сплавов применяют фосфористую медь в виде плиток массой около 12 кг по ГОСТ 4515-78, которые перед употреблением разбивают на мелкие куски.
Лигатуры - это сплавы двух или нескольких элементов, которые присаживают к сплавам. Применение их обусловлено тем, что отдельные тугоплавкие компоненты сплава имеют более высокую температуру плавления, чем допускаемый перегрев сплава. Температуры плавления лигатур и металла, к которому их присаживают, должны быть близкими, и в то же время лигатуры должны иметь высокое содержание тугоплавкого элемента.
2. Расчёт шихты
Для получения сплава возможны различные сочетания шихтовых материалов. Шихта может состоять из одних свежих металлов, из свежих металлов или вторичных сплавов с добавлением лигатур, из оборотного сплава с добавлением свежих металлов и лигатур, из одного оборотного сплава или из одних вторичных сплавов. Обычно применяют шихту, состоящую из 50-60% свежих металлов, 25-35% оборотного сплава и 10-12% покупного лома, или плавку ведут на вторичных сплавах.
При расчете шихты учитывают угар различных элементов сплава, величина которого зависит от характера элементов, чистоты шихты и типа плавильной печи.
Рассмотрим пример расчета шихты для выплавки бронзы марки БрОЗЦ7С5Н1.
При изготовлении сплавов для менее ответственных отливок с целью экономии чистых металлов могут применяться только вторичные сплавы - паспортные бронзы марки БрОЗЦ8С4Н1.
3. Технология плавки медных сплавов
Плавка в тигельных печах. Для плавки медных сплавов используются самые разнообразные тигельные печи. При небольших объемах плавки они обеспечивают высокое качество сплава, так как в них отсутствует непосредственный контакт сплава с продуктами горения, а поверхность зеркала металла очень мала. Для плавки применяют графитовые или корундовые тигли.
Рис. 1. Электрическая печь типа ДМК : 1 - футеровка; 2 - стальной кожух; 3- зубчатые ободы; 4 - шланги для подвода воды; 5 - графитизированные электроды; 6 - шестерни; 7 - водоохлаждаемые уплотнители; 8 - дверцы; 9 - сливной носок; 10 - электродвигатель; 11 - приводной механизм.
Плавка в электрических печах. Электрические печи для плавки медных сплавов подразделяются на дуговые и индукционные.
Плавка в электродуговых печах. Для плавки применяют электродуговые печи с косвенным нагревом, т. е. такие, У которых электрическая дуга образуется между двумя горизон-альными графитовыми электродами.
Печь ДМК (рис. 1) имеет вид барабана с загрузочным кном, отверстиями для электродов и желобом для слива сплава.
Кожух печи футеруется динасовым или шамотным кирпичом. На торцы кожуха насажены зубчатые ободы, сцепленные с зубчатыми колесами, которые дают возможность покачивать печь в процессе плавки, благодаря чему обеспечивается получение однородного по составу и равномерно нагретого сплава.
Плавка начинается с подготовительных работ: тщательной очистки печи от остатков предыдущей плавки, проверки исправности механизмов и подачи воды к водоохлаждаемым уплотнителям. После этого футеровку прогревают до температуры 700-800 °С, выводят из печи электроды и на дно ее насыпают несколько лопат сухого прокаленного древесного угля, затем загружают предварительно подогретые до 150-200 °С шихтовые материалы: сначала мелочь, литники, скрап и сверху - крупные куски. Шихта должна располагаться не ближе чем в 50 мм от электродов и не должна мешать их свободному перемещению вдоль печи. После установки электродов закрывают загрузочное окно и возбуждают электрическую дугу, что осуществляется сближением электродов и быстрым удалением одного из них на небольшое расстояние с помощью ручного штурвала механизма их перемещения.
Процесс расплавления шихты ведется интенсивно. По истечении 20-30 мин включают реверсивный механизм покачивания печи вначале на 25-30°, потом постепенно доводят покачивание до 90°, а после расплавления всей шихты -до 160°. Это позволяет избежать местного перегрева сплава и способствует лучшему перемешиванию его. Сплав раскисляют, присаживают легкоплавкие добавки, рафинируют, подогревают до требуемой температуры и выпускают из печи.
Плавка в индукционных печах. Для плавки медных -сплавов применяют индукционные печи со стальным сердечником и без сердечника.
Индукционная печь со стальным сердечником, схематический разрез которой показан на рис. 2, представляет собой трансформатор, первичной обмоткой которого служит медная катушка, насаженная на сердечник из пластин электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Вторичной обмоткой является кольцо Жидкого сплава, находящегося в плавильном канале. Переменный ток промышленной частоты, проходя через первичную обмотку, создает вокруг нее магнитный поток, замыкающийся через магнитны» стальной сердечник трансформатора, и индуктирует ток в сплаве, находящемся в кольцевых каналах. Заполняющий каналы сплав сообщается с ванной жидкого сплава и отдает ему тепло за чет циркуляции, создаваемой разностью температур сплава по высоте печи.
Рис. 2. Схема индукционной печи со стальным сердечником: 1 - камера; 2- футеровка; 3- тепловая изоляция; 4 - первичная обмотка; 5 - плавильный канал; 6 - магнитный сердечник.
Особенность плавки в индукционных печах заключается в том что жидкий сплав, заполняющий каналы, должен оставаться в печи и после выпуска плавки для образования замкнутой электрической цепи при последующей плавке. В связи с этим в индукционных печах затруднен переход к плавке нового сплава. В этом случае необходимо слить весь сплав из каналов и сделать одну-две промывные плавки сплава неответственного назначения.
После заполнения кольцевых каналов и «болота» (слой жидкого сплава толщиной 30-50 мм, находящийся над каналами) жидким сплавом и разогрева печи загружают предварительно подогретую шихту: сначала медь, а после ее расплавления - оборотный и вторичные сплавы. При расплавлении всей шихты производят раскисление, с поверхности удаляют шлак и вводят легко-окисляемые элементы. При сливе готового сплава необходимо оставить его в каналах и над ними слоем в 30-50 мм.
Плавка в индукционных тигельных печах. В последние годы для плавки сплавов на медной основе - бронз и латуней - стали применять индукционные тигельные печи типа ИЛТ . Угар металла в этих печах не превышает 0,5-1%.
4. Особенности плавки и разливки медных сплавов
При плавке медных сплавов в состав шихты обычно входит красная электролитическая медь, которую расплавляют и раскисляют фосфористой медью до загрузки в печь остальных составляющих шихты. Плавка меди должна происходить очень быстро под слоем хорошо просушенного и прокаленного древесного угля. Печь перед загрузкой меди надо хорошо разогреть. Качество раскисления можно проверить по технологической пробе: залитый и охлажденный брусок при загибе не должен давать трещин в месте изгиба.
Плавка оловянной бронзы.
В разогретую печь загружают часть вторичных и оборотного сплавов и покрывают слоем сухого древесного угля, который после расплавления шихты должен покрыть ровным слоем всю поверхность жидкого сплава. По мере расплавления первоначальной порции шихты в печь вводят частями или полностью остаток шихты, подогретой до температуры 150-200 °С. Из применяемых для под-шихтовки свежих металлов медь и никель загружают в печь одновременно с первой порцией шихты, а цинк, свинец и олово вводят непосредственно в ванну к концу плавки для уменьшения их угара.
После расплавления всей шихты и достижения требуемой температуры сплав раскисляют фосфористой медью в количестве 0,2% от массы шихты и покрывают хорошо просушенным флюсом, состоящим из 60% кальцинированной соды, 33% плавикового шпата и 7% буры. Расход флюса составляет 2-3% от массы шихты. Затем сплав нагревают до температуры 1250-1300 °С и 20-30 мин выдерживают под флюсом, периодически перемешивая его. После этого счищают образовавшийся шлак и выпускают сплав в ковш для разливки в формы.
Плавка латуней. Рассмотрим технологию плавки кремнистой латуни марки ЛКС80-3-3.
При плавке шихты из свежих металлов сначала расплавляют медь и раскисляют ее фосфористой медью, затем вводят меднокрем-нистую лигатуру, цинк и свинец.
Если шихта содержит оборотный сплав этой же марки, то его загружают вместе с медью в том случае, когда масса свежих металлов не превышает 30-40% от массы всей шихты. При большом количестве свежих металлов оборотный сплав загружают после расплавления меди и введения остальных элементов. Учитывая склонность этого сплава к поглощению газов, плавку необходимо форсировать, сохраняя нейтральную или слегка окисленную атмосферу в печи. В качестве флюса можно применять битое стекло и буру.
Для дегазации сплав нагревают до температуры 1150-1160 °С и выдерживают при этой температуре 10-15 мин. Выделяющиеся при выдержке пары цинка механически увлекают за собой растворенные газы и удаляют их из жидкого сплава. Для компенсации повышенного угара цинка при выдержке сплава перед его заливкой в печь вводят дополнительное количество цинка.
После окончания выдержки сплав охлаждают до температуры 1050-1100 °С и проверяют (путем взятия пробы) содержание в нем газов. При избыточном количестве газов в сплаве происходит «рост» пробы в стаканчике. В этом случае производят «замораживание» сплава путем охлаждения его до температуры затвердевания и затем быстро нагревают до температуры разливки.
В конце плавки берут пробу для химического анализа, а также технологическую пробу, которая позволяет определить по излому качество сплава и содержание в нем газов; пробу сравнивают с эталонами.
Для получения высококачественных медных сплавов необходим тщательный контроль за соблюдением правил подготовки исходных материалов и проведения процесса плавки. Особое внимание надо уделять контролю температуры жидкого сплава как в процессе самой плавки, так и при выпуске его из печи и разливке.
Обычно для измерения температуры сплава применяют термопары погружения с защитными чехлами из жароупорной стали. Термопары в сочетании с аппаратурой автоматического действия могут самостоятельно регулировать температурный режим в печах или же путем световой или звуковой сигнализации привлекать внимание рабочего к нарушению температурного режима.
Ввиду того что медные сплавы имеют склонность к поглощению газов и окислению, при заливке форм необходимо поддерживать небольшую высоту струи, не прерывать ее и не допускать разбрызгивания сплава. Разливку производят через носок ручных и крановых ковшей, подобных тем, которые применяют при разливке чугуна.
Загрузка...
