Jak roztavit bronz?

Teplota tání určité značky bronzu závisí na tom, jaké chemické prvky jsou zahrnuty ve složení této slitiny. Abyste mohli odlévat bronzové výrobky doma, musíte svou dílnu vybavit vhodným zařízením a přísně dodržovat technologická doporučení.

Tavení bronzu doma

Druhy slitin bronzu a rozdíly v jejich teplotách tavení

Základem slitiny, jako je bronz, je měď a legovací přísady jsou cín, hliník, křemík, olovo a berylium. Bronz jakékoliv značky obsahuje také malá množství prvků jako fosfor, zinek atd. Kromě bronzu vyrábí moderní průmysl i další slitiny na bázi mědi – kupronickel, copel, konstantan a niklové stříbro (hlavním legujícím prvkem v nich je nikl ), mosaz (slitina mědi a zinku).

Množství hlavních legujících přísad v bronzu určuje nejen jeho fyzikální a chemické vlastnosti, ale také jeho barvu.

Každý druh bronzu, jehož bod tání je v rozmezí 930–1140°, je označen vlastním označením. V závislosti na chemickém složení se všechny slitiny bronzu dělí na:

Člověk se od pradávna naučil kombinovat měď a cín k výrobě bronzu. Cín, který se do takové slitiny přidává, ji ve srovnání s čistou mědí ztěžuje a také snižuje její bod tání. Jedním z nápadných příkladů takové slitiny je zvonový bronz, ze kterého se zvony odedávna vyráběly odléváním. Obsahuje 80 % mědi a 20 % cínu. Nejvýraznější nevýhodou bronzů tohoto typu vzhledem k obsahu cínu je zvýšená křehkost výrobků z nich vyrobených.

Teplota zpracování a technické vlastnosti cínových bronzů

Bezcínové bronzy, jak jejich název napovídá, neobsahují cín. Slitiny tohoto typu jsou na moderním trhu prezentovány v jedné z následujících kategorií bronzů:

• beryllium – nejodolnější, v mnoha ohledech lepší než vysoce kvalitní ocel;
• křemíkovo-zinkové, které jsou zvláště odolné proti otěru (velkou výhodou bronzů této kategorie je, že v roztaveném stavu mají zvýšenou tekutost);
• slitiny s přídavkem olova, které se vyznačují zvýšenou odolností proti korozi;
• vyrobené na bázi mědi a hliníku, jejichž charakteristickými vlastnostmi jsou zvýšená odolnost proti korozi a dobré kluzné vlastnosti.

Teplota tání a další fyzikální vlastnosti litých bezcínových bronzů

Přestože jsou bronzy s příměsí cínu vysoce křehké, jak již bylo zmíněno výše, jsou i dnes nejběžnější. K označení bronzů jakékoli třídy, bez ohledu na jejich chemické složení, se používají písmena „Br“, za nimiž jsou uvedena označení přísad a jejich procentuální obsah. Jako příklad můžeme dešifrovat označení bronzové třídy Br OTsSN3-7-5-1. Tento bronz, který patří k typu cínu, obsahuje 2,5–4 % cínu, 6–9,5 % zinku, 3–6 % olova, 0,5–2 % niklu. Chemické složení jakéhokoli bronzu, jak je uvedeno výše, může také zahrnovat další prvky, které jsou označeny následujícími písmeny:

• A – hliník;
• B – berylium;
• F – železo;
• K – křemík;
• Mts – mangan;
• F – fosfor.

Chemické složení a účel běžných druhů bronzu (klikněte pro zvětšení)

Pokud mluvíme o nejběžnějších značkách bronzu, zahrnují:

• slévárenské slitiny BrO5, BrO19, BrOTs8-4, BrOTs10-2, BrOF10-1;
• kujná bronzová slitina BrOS5-25.

Pro technologickou operaci, jako je odlévání, zejména doma prováděnou, má velký význam teplota, při které lze kov roztavit. Bronzy obsahující cín se taví při nižší teplotě – 900–950° a ty, které tento kov neobsahují, se taví při teplotě 950–1080°.

Slitiny na odlévání bronzu mají při zahřátí na bod tání vyšší viskozitu ve srovnání s mosazí. Proto, aby bylo možné provádět vysoce kvalitní odlévání z takových slitin, musí být přehřáté. Významnou výhodou použití litých bronzů je, že smrštění výrobků z nich je velmi nepatrné. To umožňuje vyrábět tvarové odlitky z takových slitin.

Lití formy litým bronzem

Je možné odlévat bronz doma?

Abyste mohli odlévat bronzové výrobky doma, musíte pro to vytvořit všechny potřebné podmínky. Nejdůležitější z těchto podmínek je dobré větrání v pracovním prostoru a také používání požárně bezpečnostních zařízení. Pokud se chystáte vyrábět malé bronzové výrobky, bude k tomu stačit plocha malé místnosti, ale pokud plánujete vyrábět velké odlitky, budete potřebovat prostornou místnost (například garáž). Povinným požadavkem na takové prostory je podlaha z nehořlavého materiálu.

K roztavení materiálu, jako je bronz, budete potřebovat muflovou pec. Je vhodné, aby toto zařízení bylo vybaveno regulátorem teploty ohřevu. Pokud takovou pec nemáte k dispozici, pak je pro tavení bronzu doma vhodná obyčejná kovárna.

Domácí kovárna s ventilátorem ze staré digestoře

Kromě pece, která roztaví kov, budete pro odlévání bronzových výrobků potřebovat:

• kelímek – ocelová nebo litinová nádoba s výlevkou (k tavení a lití kovu do forem);
• kleště, kterými se kelímek vyjímá z pece;
• háček;
• forma, do které se nalévá roztavený kov;
• dřevěné uhlí používané jako palivo (pokud se k tavení kovu používá kovárna).

Kelímek pro tavení lze snadno vyrobit z odřezků silnostěnných ocelových trubek

Postup při odlévání bronzových výrobků je následující.

• Kov určený k roztavení se rozdrtí a umístí do kelímku.
• Kelímek se umístí do pece a zahřeje se na požadovanou teplotu.
• Po úplném roztavení kovu v kelímku je ponechán v peci dalších 4–5 minut, aby se zahřál. Takové zahřívání je nutné, aby kov získal maximální tekutost a dobře vyplnil všechna vybrání ve formě.
• Kelímek s roztaveným kovem se vyjme z pece pomocí háku a kleští.
• Tekutý kov se nalévá do formy speciálním vtokovým otvorem. V tomto případě je důležité zajistit, aby proud lité slitiny byl tenký a nepřerušovaný.

Nalévání taveniny bronzu by mělo být prováděno rychle a opatrně

Forma pro odlévání musí být nejprve připravena, což zahrnuje její kalcinaci v peci. K provedení tohoto postupu se pec zahřeje na teplotu 550–600 °C a teprve poté se do ní umístí licí forma. Poté se teplota v peci zvýší na 900° a forma se pod jejím vlivem udržuje 2–4 hodiny.

Čím větší je forma, tím déle se musí uchovávat v horké troubě. Po úplném vypálení licí formy je nutné ji vyjmout z pece a zchladit na teplotu 500°, teprve poté ji lze použít k odlévání.

Video z tohoto procesu vám umožní lépe se seznámit s pravidly odlévání bronzu a vybavením používaným pro tyto účely.

Jak správně nalít kov do formy

Pokud se roztavený kov nalévá do velkých licích forem, pak jeho vlastní hmotnost stačí k tomu, aby z nich vytlačila veškerý nahromaděný vzduch. Pokud se odlévání provádí v malých formách, pak je téměř nemožné vytěsnit vzduch ze všech vnitřních dutin takových konstrukcí v důsledku hmoty roztaveného kovu. Pro získání vysoce kvalitních odlitků v takových případech je nutné použít speciální technologické techniky.

Odlévací formy jsou umístěny ve speciálních odstředivkách, poháněných ručním nebo elektrickým pohonem. Během rotace vznikají odstředivé síly, které rovnoměrně rozdělují roztavený kov do všech vnitřních dutin forem. Tato technologie je účinná pouze v případě, že je kov stále v kapalném a nikoli ztuhlém stavu.

Domácí odstředivka pro odlévání malých dílů

Po ukončení procesu odlévání a ochlazení kovu se odlitek odebírá pomocí jednoduchých mechanických zařízení. Je třeba mít na paměti, že povrch výrobků čerstvě vyjmutých z forem není kvalitní, proto musí být podrobeny různým druhům mechanického zpracování.

Výroba forem pro odlévání

Kvalitu výrobků vyráběných odléváním ze slitin bronzu výrazně ovlivňuje správné zhotovení licí formy, která umožňuje vytvořit z roztaveného kovu část požadované konfigurace a daných geometrických parametrů. Pro výrobu odlévacích forem se tradičně používají speciální zařízení – baňky. Baňka, jejíž rozměry by měly být přibližně jedenapůlkrát větší než parametry hotového výrobku, se skládá z:

• horní rám;
• spodní zásuvka.

Odlévací forma je vyrobena pro konkrétní výrobek

Horní a spodní část baňky, do které se nalévá formovací směs, lze pro větší spolehlivost vzájemně spolehlivě spojovat, k čemuž slouží speciální svorky na jejich bočních plochách.

Složení nejčastěji používaného formovacího písku zahrnuje:

• jemný písek – 75 %;
• jíl – 20 %;
• uhelný prach – 5 %.

V důsledku smíchání těchto složek by měla být získána homogenní hmota.

K výrobě odlévací formy budete potřebovat také model vyrobený ze dřeva nebo jiného měkkého materiálu (v jeho roli můžete použít hotový výrobek požadované kvality).

Domácí odlévací forma se skládá ze dvou polovin

Samotná výroba licí formy probíhá následovně.

• Formovací směs se nalije do spodní zásuvky baňky a lehce se zhutní.
• Do vzniklé zhutněné hmoty se vloží model, jehož povrch je nutné nejprve potáhnout mastkem nebo práškovým grafitem.
• Horní rám nasaďte na spodní část baňky a naplňte jej až po okraj formovací směsí a také zhutněte. Před naplněním horní poloviny baňky je nutné do budoucího tvaru vytvarovat vtokový otvor, pro který se používá speciální kuželová zátka.
• Po zhutnění formovací směsi je potřeba hotovou formu rozdělit na dvě poloviny – horní a spodní, k čemuž můžete použít jakýkoli ostrý předmět.
• Po vyjmutí z výsledné licí formy jsou vnitřní dutiny modelu pečlivě zkontrolovány a případné vady jsou opraveny.

Hotová forma musí být vysušena, poté může být sestavena a může být použita pro odlévání bronzových výrobků. Výrobu licí formy názorněji ukazuje video níže.

Sádrová forma by měla být pokryta tenkou vrstvou grafitu

Technologie pro odlévání bronzových výrobků vyšší kvality

Chcete-li získat kvalitnější bronzový výrobek odléváním nebo vyrobit součást složité konfigurace, můžete použít jinou technologii, která zahrnuje použití modelu vyrobeného z materiálu s nízkou teplotou tání. V tomto případě se pro vytvoření jednodílné odlévací formy používá model vyrobený z parafínu, vosku nebo jakéhokoli jiného nízkotavitelného materiálu. Takový model se z hotové formy jednoduše vytaví zahřátím nebo vložením do vroucí vody.

Voskový model složité konfigurace je vyroben z několika dílů, které jsou následně upravovány a pájeny

Pro zajištění vysoké přesnosti tvaru a geometrických parametrů modelu lze k jeho vytvoření použít hotový výrobek. S jeho pomocí se získá sádrová forma, do které se odlije kopie.

S technologií, která umožňuje provádět kvalitní odlévání i velmi složitých výrobků, se můžete seznámit i sledováním četných videí na internetu.