Человечеству известно множество металлов и сплавов на их основе. Одним из известнейших является латунь. Это соединение на основе меди, к которой добавляются сторонние цветные металлы. Из этого материала изготавливаются различные детали, элементы для электрооборудования. Литье латуни позволяет делать из неё заготовки различной формы, размера. Проводить его можно на предприятии или в домашних условиях.
Литье латуни
Характеристики и сферы применения латуни
Латунь — это сплав главными компонентами которой являются медь и цинк. Традиционное соединение представляет собой смесь 70% первого металла, 30% второго. Однако существуют материалы где содержание цинка достигает 50%.
Чтобы понимать, как правильно работать с этим соединением, нужно разобраться с его характеристиками:
- Температура плавления — до 950 градусов.
- Плотность — около 8,7 тонн на м3.
- Электросопротивление — 0,08 микрон на метр.
- Теплоёмкость — 0,377 кДж/(кг·К)
Изделия из латуни могут представлять собой смесь из меди и цинка, или этих двух компонентов и дополнительных легирующих добавок. Сплав применяется в разных отраслях:
- изготовление комплектующих для часов;
- создание статуэток, украшений, элементов интерьера;
- изготовление деталей, используемых в машиностроении;
- создание комплектующих для электрооборудования.
Латунь обладает хорошим показателем свариваемости. Кроме того, она имеет высокий показатель защиты от коррозии. Благодаря этих характеристикам, сплав используется, как защитное покрытие для других металлов при изготовлении металлоконструкций.
Историческая справка
Согласно историческим сведениям, первыми металлами, которые использовал человек, были медь и золото. Оба металла являются очень мягкими в чистом состоянии, поэтому их использование в жизнедеятельности человека является достаточно ограниченным. В частности, медь использовалась древними людьми с момента начала использования ими огня, а со времен Римской империи этот металл стал более интенсивно применяться в изготовлении труб, военного оружия, украшений для статуй и для других целей.
Для улучшения характеристик чистых металлов, например, большей твердости и прочности, со временем человеку пришла мысль смешивать их. Так, приблизительно в 3500 году до нашей эры в Месопотамии получили бронзу — сплав меди с оловом, который обладал высокой сопротивляемостью к коррозии и был более прочной, чем каждый чистый металл по отдельности. Благодаря этим свойствам бронзу стали использовать для производства оружия и орудий труда.
Около 1400 года до нашей эры была открыта латунь — сплав цинка и меди, который демонстрировал великолепную устойчивость против деформации, обладал высокой пластичностью при низких и высоких температурах и имел высокую устойчивость к коррозии и механическому износу. Однако ее использование приобрело массовый характер только в 250 году до нашей эры с началом производства монет в Римской империи.
С этого времени применение латуни стало осуществляться в самых различных областях человеческой деятельности начиная от вооружения и заканчивая ювелирными украшениями. В XV веке она стала использоваться для производства астрономических инструментов, а с появлением печати сплав стал активно применяться в типографии. С середины XVI века в Европе болты и гайки изготавливались главным образом из латуни, меди и бронзы. Этот сплав использовали для изготовления шестерен часовых механизмов, а в XVII веке в Голландии латунь использовали для изготовления оптического телескопа.
История технологии
Историки говорят о том, что латунь появилась одновременно с бронзой. Из сплавов изготавливали украшения, наконечники для орудий труда, оружия, посуду, столовые приборы.
Чтобы изготовить какой-либо предмет, нужно было знать технологию литья из латуни. Со временем метод развивался, совершенствовался. Сегодня материал можно изготавливать дома или на производстве. Для этого нужно точно проводить технологический процесс, следовать правилам, правильно выбирать инструменты, сырье.
Изделие из латуни
Тонкости технологии
Технология художественного литья латуни схожа с изготовлением изделий из бронзы. Она имеет некоторые тонкости, о которых следует поговорить до начала работы с материалами:
- Прежде чем сделать отливку необходимо выбрать расходные металлы, расплавить их. Для этого используются разные виды печей. Благодаря низкой температуре плавления, изготовить конструкция для плавки можно самостоятельно. Она будет состоять из газовой горелки, термоустойчивой емкости.
- Важный этап во время изготовления изделий — заливание расплавленного сырья в подготовленную заранее форму. Продолжительность процедуры не более 2 минут. Если выполнять заливку неправильно, изделие может получить раковины из шлака, пригары, углубления, спаи. Готовая деталь будет испорчена или потребует дополнительной обработки.
- Охлаждаться сплав должен равномерно, без использования охлаждающих жидкостей.
- Деталь после извлечения из формы требует дополнительной обработки. После литья на ней остаются литники, заливы, выпоры, прибыли. Их необходимо убрать.
Нельзя забывать про то, что формы бывают многоразовые, одноразовые. Из первых заготовки извлекаются клещами. Вторые разбиваются молотом.
Плотность металлов
Таблица плотности ρ материалов г/см3 (кг/дм3) и коэффициентов К = ρ/7.85*
* Согласно данным справочника П.М. Поливанов, Е.П. Поливанова. Таблицы для расчета массы деталей и материалов: Справочник. 13-е издание, 2006 г. (переработанное в соответсвие с ГОСТами).
Наименование группы | Наименование материала, марка | ρ | К |
ЧИСТЫЕ МЕТАЛЛЫ | |||
Чистые металлы | Алюминий | 2,7 | 0,34 |
Бериллий | 1,84 | 0,23 | |
Ванадий | 6,5-7,1 | 0,83-0,90 | |
Висмут | 9,8 | 1,24 | |
Вольфрам | 19,3 | 2,45 | |
Галлий | 5,91 | 0,75 | |
Гафний | 13,09 | 1,66 | |
Германий | 5,33 | 0,68 | |
Золото | 19,32 | 2,45 | |
Индий | 7,36 | 0,93 | |
Иридий | 22,4 | 2,84 | |
Кадмий | 8,64 | 1,10 | |
Кобальт | 8,9 | 1,13 | |
Кремний | 2,55 | 0,32 | |
Литий | 0,53 | 0,07 | |
Магний | 1,74 | 0,22 | |
Медь | 8,94 | 1,14 | |
Молибден | 10,3 | 1,31 | |
Марганец | 7,2-7,4 | 0,91-0,94 | |
Натрий | 0,97 | 0,12 | |
Никель | 8,9 | 1,13 | |
Олово | 7,3 | 0,93 | |
Палладий | 12,0 | 1,52 | |
Платина | 21,2-21,5 | 2,69-2,73 | |
Рений | 21,0 | 2,67 | |
Родий | 12,48 | 1,58 | |
Ртуть | 13,6 | 1,73 | |
Рубидий | 1,52 | 0,19 | |
Рутений | 12,45 | 1,58 | |
Свинец | 11,37 | 1,44 | |
Серебро | 10,5 | 1,33 | |
Талий | 11,85 | 1,50 | |
Тантал | 16,6 | 2,11 | |
Теллур | 6,25 | 0,79 | |
Титан | 4,5 | 0,57 | |
Хром | 7,14 | 0,91 | |
Цинк | 7,13 | 0,91 | |
Цирконий | 6,53 | 0,82 | |
СПЛАВЫ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ | |||
Алюминиевые сплавы литейные | АЛ1 | 2,75 | 0,35 |
АЛ2 | 2,65 | 0,34 | |
АЛ3 | 2,70 | 0,34 | |
АЛ4 | 2,65 | 0,34 | |
АЛ5 | 2,68 | 0,34 | |
АЛ7 | 2,80 | 0,36 | |
АЛ8 | 2,55 | 0,32 | |
АЛ9 (АК7ч) | 2,66 | 0,34 | |
АЛ11 (АК7Ц9) | 2,94 | 0,37 | |
АЛ13 (АМг5К) | 2,60 | 0,33 | |
АЛ19 (АМ5) | 2,78 | 0,35 | |
АЛ21 | 2,83 | 0,36 | |
АЛ22 (АМг11) | 2,50 | 0,32 | |
АЛ24 (АЦ4Мг) | 2,74 | 0,35 | |
АЛ25 | 2,72 | 0,35 | |
Баббиты оловянные и свинцовые | Б88 | 7,35 | 0,93 |
Б83 | 7,38 | 0,94 | |
Б83С | 7,40 | 0,94 | |
БН | 9,50 | 1,21 | |
Б16 | 9,29 | 1,18 | |
БС6 | 10,05 | 1,29 | |
Бронзы безоловянные, литейные | БрАмц9-2Л | 7,6 | 0,97 |
БрАЖ9-4Л | 7,6 | 0,97 | |
БрАМЖ10-4-4Л | 7,6 | 0,97 | |
БрС30 | 9,4 | 1,19 | |
Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением | БрА5 | 8,2 | 1,04 |
БрА7 | 7,8 | 0,99 | |
БрАмц9-2 | 7,6 | 0,97 | |
БрАЖ9-4 | 7,6 | 0,97 | |
БрАЖМц10-3-1,5 | 7,5 | 0,95 | |
БрАЖН10-4-4 | 7,5 | 0,95 | |
БрБ2 | 8,2 | 1,04 | |
БрБНТ1,7 | 8,2 | 1,04 | |
БрБНТ1,9 | 8,2 | 1,04 | |
БрКМц3-1 | 8,4 | 1,07 | |
БрКН1-3 | 8,6 | 1,09 | |
БрМц5 | 8,6 | 1,09 | |
Бронзы оловянные деформируемые | БрОФ8-0,3 | 8,6 | 1,09 |
БрОФ7-0,2 | 8,6 | 1,09 | |
БрОФ6,5-0,4 | 8,7 | 1,11 | |
БрОФ6,5-0,15 | 8,8 | 1,12 | |
БрОФ4-0,25 | 8,9 | 1,13 | |
БрОЦ4-3 | 8,8 | 1,12 | |
БрОЦС4-4-2,5 | 8,9 | 1,13 | |
БрОЦС4-4-4 | 9,1 | 1,16 | |
Бронзы оловянные литейные | БрО3Ц7С5Н1 | 8,84 | 1,12 |
БрО3Ц12С5 | 8,69 | 1,10 | |
БрО5Ц5С5 | 8,84 | 1,12 | |
БрО4Ц4С17 | 9,0 | 1,14 | |
БрО4Ц7С5 | 8,70 | 1,10 | |
Бронзы бериллиевые | БрБ2 | 8,2 | 1,04 |
БрБНТ1,9 | 8,2 | 1,04 | |
БрБНТ1,7 | 8,2 | 1,04 | |
Медно- цинковые сплавы (латуни) литейные | ЛЦ16К4 | 8,3 | 1,05 |
ЛЦ14К3С3 | 8,6 | 1,09 | |
ЛЦ23А6Ж3Мц2 | 8,5 | 1,08 | |
ЛЦ30А3 | 8,5 | 1,08 | |
ЛЦ38Мц2С2 | 8,5 | 1,08 | |
ЛЦ40С | 8,5 | 1,08 | |
ЛС40д | 8,5 | 1,08 | |
ЛЦ37Мц2С2К | 8,5 | 1,08 | |
ЛЦ40Мц3Ж | 8,5 | 1,08 | |
Медно- цинковые сплавы (латуни), обрабатываемые давлением | Л96 | 8,85 | 1,12 |
Л90 | 8,78 | 1,12 | |
Л85 | 8,75 | 1,11 | |
Л80 | 8,66 | 1,10 | |
Л70 | 8,61 | 1,09 | |
Л68 | 8,60 | 1,09 | |
Л63 | 8,44 | 1,07 | |
Л60 | 8,40 | 1,07 | |
ЛА77-2 | 8,60 | 1,09 | |
ЛАЖ60-1-1 | 8,20 | 1,04 | |
ЛАН59-3-2 | 8,40 | 1,07 | |
ЛЖМц59-1-1 | 8,50 | 1,08 | |
ЛН65-5 | 8,60 | 1,09 | |
ЛМц58-2 | 8,40 | 1,07 | |
ЛМцА57-3-1 | 8,10 | 1,03 | |
Латунные прутки прессованные и тянутые | Л60, Л63 | 8,40 | 1,07 |
ЛС59-1 | 8,45 | 1,07 | |
ЛЖС58-1-1 | 8,45 | 1,07 | |
ЛС63-3, ЛМц58-2 | 8,50 | 1,08 | |
ЛЖМц59-1-1 | 8,50 | 1,08 | |
ЛАЖ60-1-1 | 8,20 | 1,04 | |
Магниевые сплавы литейные | Мл3 | 1,78 | 0,23 |
Мл4 | 1,83 | 0,23 | |
Мл5 | 1,81 | 0,23 | |
Мл6 | 1,76 | 0,22 | |
Мл10 | 1,78 | 0,23 | |
Мл11 | 1,80 | 0,23 | |
Мл12 | 1,81 | 0,23 | |
Магниевые сплавы деформируемые | МА1 | 1,76 | 0,22 |
МА2 | 1,78 | 0,23 | |
МА2-1 | 1,79 | 0,23 | |
МА5 | 1,82 | 0,23 | |
МА8 | 1,78 | 0,23 | |
МА14 | 1,80 | 0,23 | |
Медно-никелевые сплавы, обрабатываемые давлением | Копель МНМц43-0,5 | 8,9 | 1,13 |
Константан МНМц40-1,5 | 8,9 | 1,13 | |
Мельхиор МнЖМц30-1-1 | 8,9 | 1,13 | |
Сплав МНЖ5-1 | 8,7 | 1,11 | |
Мельхиор МН19 | 8,9 | 1,13 | |
Сплав ТБ МН16 | 9,02 | 1,15 | |
Нейзильбер МНЦ15-20 | 8,7 | 1,11 | |
Куниаль А МНА13-3 | 8,5 | 1,08 | |
Куниаль Б МНА6-1,5 | 8,7 | 1,11 | |
Манганин МНМц3-12 | 8,4 | 1,07 | |
Никелевые сплавы | НК 0,2 | 8,9 | 1,13 |
НМц2,5 | 8,9 | 1,13 | |
НМц5 | 8,8 | 1,12 | |
Алюмель НМцАК2-2-1 | 8,5 | 1,08 | |
Хромель Т НХ9,5 | 8,7 | 1,11 | |
Монель НМЖМц28-2,5-1,5 | 8,8 | 1,12 | |
Цинковые сплавы антифрикционные | ЦАМ 9-1,5Л | 6,2 | 0,79 |
ЦАМ 9-1,5 | 6,2 | 0,79 | |
ЦАМ 10-5Л | 6,3 | 0,80 | |
ЦАМ 10-5 | 6,3 | 0,80 | |
СТАЛЬ, СТРУЖКА, ЧУГУН | |||
Нержавеющая сталь | 04Х18Н10 | 7,90 | 1,00 |
08Х13 | 7,70 | 0,98 | |
08Х17Т | 7,70 | 0,98 | |
08Х20Н14С2 | 7,70 | 0,98 | |
08Х18Н10 | 7,90 | 1,00 | |
08Х18Н10Т | 7,90 | 1,00 | |
08Х18Н12Т | 7,95 | 1,01 | |
08Х17Н15М3Т | 8,10 | 1,03 | |
08Х22Н6Т | 7,60 | 0,97 | |
08Х18Н12Б | 7,90 | 1,00 | |
10Х17Н13М2Т | 8,00 | 1,02 | |
10Х23Н18 | 7,95 | 1,01 | |
12Х13 | 7,70 | 0,98 | |
12Х17 | 7,70 | 0,98 | |
12Х18Н10Т | 7,90 | 1,01 | |
12Х18Н12Т | 7,90 | 1,00 | |
12Х18Н9 | 7,90 | 1,00 | |
15Х25Т | 7,60 | 0,97 | |
Сталь конструкционная | Сталь конструкционная | 7,85 | 1,0 |
Стальное литье | Стальное литьё | 7,80 | 0,99 |
Сталь быстрорежущая с содержанием вольфрама, % | 5 | 8,10 | 1,03 |
10 | 8,35 | 1,06 | |
15 | 8,60 | 1,09 | |
18 | 8,90 | 1,13 | |
Стружка (т/м3) | алюминиевая мелкая дроблёная | 0,70 | |
стальная (мелкий вьюн) | 0,55 | ||
стальная (крупный вьюн) | 0,25 | ||
чугунная | 2,00 | ||
Чугун | серый | 7,0-7,2 | 0,89-0,91 |
ковкий и высокопрочный | 7,2-7,4 | 0,91-0,94 | |
антифрикционный | 7,4-7,6 | 0,94-0,97 |
Что потребуется для литья?
Чтобы плавить латунь, нужно изначально подготовить оборудование, инструменты для проведения работ. К нему относятся:
- Формовочные композиции. Изготавливаются из огнеупорных материалов. Форма выбирается зависимо от требуемого готового изделия.
- Специальные щипцы, с помощью которых делали извлекаются из форм после застывания.
- Нагревательное оборудование. Можно использовать покупную модель или изготовить печь самостоятельно. Для сборки понадобится шамотный кирпич, огнеупорная мастика. Для нагревания можно использовать газовую горелку или проволоку из нихрома.
- Тигель — емкость, которая заполняется расходными материалами. Они плавятся во время нагревания. Затем мастер переливает расплавленные металлы в подготовленную заранее форму. Тигель изготавливают из глины или графита. Дополнительно используется жаропрочная обмазка, которая увеличивает долговечность емкости.
Для того чтобы достать тигель из печи, используются полукруглые щипцы.
Подготовительные работы
Прежде чем начинать изготавливать отливку нужно подготовиться к проведению основных работ. Изначально нужно разработать эскиз будущего изделия, зарисовать его на бумаге. По готовому чертежу сделать форму для заливания расплавленного сплава. Она изготавливается из глины и кварцевого песка. Существуют многоразовые, одноразовые формы. Первые изготавливать труднее, но они могут применятся при серийном изготовлении изделий из металлических сплавов.
После изготовления детали из латуни потребуется дополнительная обработка для устранения дефектов, возникающих при литье. Для этого поверхности отливки подвергается химической обработке. С помощью активнодействующих растворов с поверхности заготовок удаляются дефекты.
Поверхность отливки
Применение латунного сплава
Относительно недорогой и легкий способ получения сплава его уникальные свойства позволили стать ему универсальным, поэтому сфер применения у него множество. Из него вытягивают пруты и проволоку, штампуют в листы, а также делают очень тонкую фольгу. Мелкие и крупные детали, фурнитура, трубы, арматура используются во многих отраслях:
- Автомобильная и химическая промышленность
- Приборостроение
- Ювелирное дело
- В самолетостроении, создании морских и речных судов
Цвет сплава очень похож на золото, поэтому в ювелирном деле из него часто делают украшения, он отлично полируется. Когда за дело берется настоящий мастер, то обычному человеку сложно понять, что это недрагоценный металл. Бижутерия из латуни выглядит красиво и дорого.
В чистом виде медь очень неустойчива к коррозии, а цинк является хрупким металлом, с помощью сплава этих двух видов металла соединились их лучшие свойства и минимизировались недостатки.
- Деформированная разновидность — томпак, он характеризуется высокой прочностью, низкой силой трения и устойчивостью к ржавчине.
- Литейная — из нее выполняют фасонные изделия методом литья, а также полуфабрикаты, Меди в ней содержится 50-81%. Этот вид не ржавеет, обладает высокими механическими свойствами, удобен в обращении, благодаря жидкому состоянию, устойчив к трению с другими материалами.
- Автоматная латунь — благодаря своей мягкости из нее делают пруты, листы, ленты и полосы.
- Ювелирные сплавы.