Плавка оловянных бронз.

Шихтой для приготовления литейных оловянных бронз служат готовые сплавы в чушках (ГОСТ 614-97), либо чистые металлы, который используют редко, в основном для деформируемых оловянных бронз, возвраты в количе­стве 20-80 % (литники, бракованные отливки и др.). Применение стружки в шихте не рекомендуется. Использование стружки удлиняет процесс плавки. Если же стружку применяют в шихте для приготовления рабочих литейных сплавов, то ее следует тщательно очистить от железа, алюминия и других примесей (масло, вода) и сбрикетировать.

Плавку оловянной бронзы из готового чушкового сплава ведут в ин­дукционных печах в графито-шамотных либо в графито-карборундовых тиг­лях. Тигли перед установкой в печь должны быть просушены и прокалены.

После расплавления всей шихты расплав перегревают до 1150-1200 °С и вводят фосфористую медь в количестве 0,02-0,04 %.

При выплавке оловянных бронз из чистых металлов плавку начинают с расплавления меди, которую загружают в печь полностью или по частям. Плавку меди ведут форсировано под покровом древесного угля. Если в состав шихты входит никель, то его загружают вместе с медью, либо вводят подог­ретым в жидкий металл. Перед введением олова или оловосодержащих отхо­дов медь раскисляют фосфором. Фосфор вводят в виде фосфористой меди, которая может содержать различные концентрации фосфора: от 7,0-8,5 % (МФЗ) до 8,5-10,0 % (МФ1). Предварительно подогретую до 500-700 °С фос­фористую медь вводят в расплав меди кусочками при 1150-1200 °С, переме­шивая жидкий металл графитовыми мешалками.

Плавку ведут к окислительной атмосфере под слоем древесного угля или флюса. После раскисления меди в нее вводят цинк, затем олово и отходы; в последнюю очередь вводят свинец.

Расплав нагревают до 1100-1200 °С, ра­финируют хлористым цинком или азотом и разливают в формы при 1150-1200°С.

При плавке высокосвинцовых оловянных бронз требуется интенсивное перемешивание расплавленного металла для предотвращения ликвации свин­ца. Для этих бронз наиболее подходящим плавильным агрегатам являются индукционные печи на промышленной или высокой частоте, обеспечиваю­щие интенсивное перемешивание расплава. В конце плавки перед выпуском готового металла из печи рекомендуется ввести фосфор для разжижения шла­ка и повышения жидкотекучести оловянных бронз.

Плавка безоловянных бронз.

Алюминиевые бронзы плавят в индукционных тигельных и канальных печах, а также в тигельных и пламенных (барабанного типа) газовых печах.

Плавку ведут в графито-шамотных (или карборундовых) тиглях и в пе­чах, футерованных шамотом.

Алюминиевые бронзы выплавляют из чистых металлов, а также из чушковых бронз (ГОСТ 17328-78). Используют катодную медь различных марок (от М00 до М2), алюминий марок А7, А6, А5, никель марок Н-2, Н-3, Н-4 в виде катодов или гранул, марганец марок Мр1, Мр2, МрЗ. Железо вво­дят в виде обрезков мягкой стали и проволоки. Применяют различные лига­туры: Сu-Fe (20-30 % Fе), Сu-Мn (25-35 % Мn) Аl-Fе (5-25 % Fe) и др.

В состав шихты входят возвраты от 25 до 75 %. В зависимости от со­става шихты и типа плавильного агрегата применяют различную очередность приготовления сплава. Если плавят в канальных индукционных печах, то наиболее тугоплавкие компоненты (Ее, Мп, N1) рационально вводить в жид­кий металл, примыкающий к каналу, так как в этом месте печи наиболее вы­сокая температура.

При использовании в шихте отходов их загружают в медь в первую очередь, расплавляют, а затем в жидкую ванну вводят предварительно подог­ретые чистые металлы. Мелкую шихту вводят вместе с флюсами.

При плавке в канальных и тигельных индукционных печах применяют покровы из древесного угля с легкоплавкими солями (криолит, бура и др.) в соотношениях (2-3): 1.

Рафинирование алюминиевых бронз производят продувкой азотом вы­сокой чистоты или аргоном. Время продувки 5-7 мин.

Наиболее удобно вдувать газ в расплав через пористые керамические насадки, обеспечивающие многопузырьковое поступление газа в металл.

Алюминиевые бронзы модифицируют ванадием, вольфрамом, бором, цирконием или титаном. Вводят в виде лигатур с алюминием и медью в рас­плав в количестве 0,05- 0,15 % при 1200-1250 С.

Температура заливки алюминиевых бронз при фасонном литье 1100-1200 °С в зависимости от толщины стенок отливки, ее массы и конфигурации.

Плавку высокосвинцовых бронз обязательно следует проводить в ин­дукционных печах на высокой или промышленной частоте. Чем интенсивнее происходит перемешивание расплава после введения свинца, тем дисперснее включения свинца. Кроме того, свинец тяжелее меди и ликвирует по плотно­сти. Для предупреждения ликвации в свинцовые бронзы вводят 2,0-2,5 % ни­келя, а охлаждение отливок ведут с большими скоростями.

Плавку ведут в шамотных тиглях либо в набивных тиглях из кварцита под слоем древесного угля. В шихту допускается использовать отходы до 50 %.

При плавке сурьмяной бронзы в печь загружают медь и никель и после расплавления проводят раскисление фосфором в количестве 0,01-0,05 %. За­тем вводят цинк и сурьму СуО, Су1 (ГОСТ 1089-82). После растворения сурь­мы вводят свинец и остальное количество фосфора при интенсивном переме­шивании. При плавке сурьмяной бронзы с использованием возвратов вначале расплавляют медь, вводят фосфор, возвраты в виде крупных кусков, никель и затем остальные легирующие компоненты - цинк, сурьму, свинец и фосфор.

Сурьмяные бронзы относятся к сплавам с широким интервалом кри­сталлизации. Они склонны к образованию рассеянной газоусадочной порис­тости при затвердевании. Поэтому в них не допускается повышенное содер­жание газов (водорода). Загружаемая шихта не должна содержать влагу. Тем­пература перегрева 1150-1180 °С, температура заливки -1050-1080 °С. При необходимости сурьмяные бронзы дегазируют обработкой MnCi₂, ZnCi₂ (0,1-0,2 % от массы жидкого металла) либо продувкой аргоном. При дегазации расплавы подогревают до 1200-1220 °С.

Для плавки бериллиевых бронз используют индукционные печи с гра­фитовыми тиглями. Из-за токсичности пара и пыли бериллия плавку ведут в изолированных помещениях, оборудованных хорошей приточно-вытяжной вентиляцией.

Для приготовления сплавов используют чистые металлы и отходы. Бе­риллий и титан вводят в расплав в виде лигатур. В целях снижения раствори­мости кислорода плавку меди ведут в вакууме под слоем древесного угля. После нагрева расплава до 1200 °С и выдержки в течение 10-15 мин печь открывают, снимают древесный уголь и в расплав вводят фосфор. В раскисленный расплав вводят бериллий и титан. Перед разливкой расплав перегревают до 1150-1200 °С. Для отделения оксидных плен в про­цессе разливки рекомендуется применять зернистые фильтры.

Кремнистые бронзы плавят в электрических индукционных печах под покровом древесного угля. Медь перед введением кремния или отходов рас­кисляют фосфором.

Из специальных бронз наибольшее применение находят хромовые бронзы. Легирование меди хромом затруднено из-за высокого угара хрома при его введении в расплав в результате его высокой химической активности по отношению к кислороду. При плавке на воздухе хром образует на поверх­ности расплава вязкую оксидную пленку, которая затрудняет получение каче­ственных отливок. Основной способ производства хромовых бронз - плавка в вакууме, совмещенная с полунепрерывным литьем слитков. Хром вводят в расплав меди в виде лигатуры Сu-Сr (3-6 %). Перегревают расплав до 1350-1400 °С для лучшего растворения лигатуры в меди.

Раскисление производят сильнодействующими раскислителями. В ка­честве шихты применяют медь, чистую от кислорода. Раскислители вводят с помощью графитовых колокольчиков вглубь металла при наличии надежного защитного покрова.

При плавке в индукционных печах хром вводят в перегретую до 1350 °С медь в виде мелких кусочков, погружая их в расплав под слой защит­ного покрова из сажи и криолита. Перед введением хрома медь раскисляют фосфором (0,05 %).