Методы плавки цветных металлов: температура плавления, плотность и удельный объем

Плавка цветных металлов

Температуру плавления металлов, которая изменяется от малейшего (-39 °С для ртути) до наибольшего (3400 °С для вольфрама), а также плотность металлов в твердом состоянии при 20 °С и плотности жидких металлов при температуре плавления приведены в таблице плавки цветных металлов.

Таблица 1. Плавки цветных металлов

Металл

Атомная масса

Температура плавления tпл , °С

Густота ρ, г/см3

твердого при 20 °С

редкого при

tпл

Алюминий

27

660

2,70

2,37

Берилий

9

1285

1,80

1,69

Бор

10,8

2075

2,34

Ванадий

51

1720

5,90

5,73

Висмут

209

271

9,80

10,00

Вольфрам

184

3400

19,20

17,60

Железо

56

1539

7,87

7,00

Золото

197

1063

19,30

17,35

Кобальт

59

1492

8,90

8,30

Кремний

28

1430

2,35

2,53

Литий

7

180

0,53

0,50

Магний

24

650

1,70

1,59

Марганец

55

1240

7,40

6,75

Медь

64

1083

8,92

8,0

Молибден

96

2620

10,20

9,30

Никель

59

1455

8,90

7,90

Олово

119

232

7,30

7,00

Платина

195

1769

21,40

19,77

Ртуть

201

–39

13,55

13,70

Свинец

207

327

11,35

10,60

Сурма

122

630

6,70

6,79

Серебро

108

960

10,50

9,35

Титан

48

1670

4,50

4,10

Хром

52

1875

7,20

6,30

Цинк

65

419

7,10

6,60

Цирконий

91

1850

6,50

5,80

к содержанию ↑

Сварка и плавка цветных металлов

Сварка меди. Температура плавки металла Cu, почти в шесть раз превышает температуру плавки стали, медь интенсивно поглощает и растворяет различные газы, образуя с кислородом оксиды. Оксид меди II с медью образует эвтектику, температура плавления которой (1064°С) ниже температуры плавления меди (1083°С). При затвердевании жидкой меди эвтектика располагается по границам зерен, делает медь хрупкой и склонной к образованию трещин. Поэтому основной задачей при сварке меди является защита его от окисления и активное раскисление сварочной ванны.

Плавка меди

Наиболее распространенное газовое сварки меди ацетиленокисневим пламенем с помощью горелок, которые в 1,5…2 раза мощнее горелки для сварки сталей. Присадочным металлом есть медные прутки, содержащие фосфор и кремний. Если толщина изделий более 5…6 мм, их сначала подогревают до температуры 250…300°С. Флюсами при сварке является прожаренная бура или смесь, состоящую из 70% буры и 30% борной кислоты. Чтобы повысить механические свойства и улучшить структуру наплавленного металла, медь после сварки проковывают при температуре около 200…300°С. Потом ее снова нагревают до 500-550°С и охлаждают в воде. Медь сваривают также электродуговым способом электродами, в струе защитных газов, под слоем флюса, на конденсаторных машинах, способом трения.

Сварка латуни. Латунь – это сплав меди с цинком (до 50%). Основное загрязнение при этом – испарение цинка, в итоге чего шов теряет свои качества, в нем возникают поры. Латунь, как и медь, в основном сваривают ацетиленовым окислительным пламенем, при котором на поверхности ванны создается пленка тугоплавкого оксида цинка, уменьшающая дальнейшее выгорание и испарение цинка. Флюсы используют такие же, как и при сварке меди. Они создают на поверхности ванны шлаки, которые связывают оксиды цинка и затрудняют выход паров из сварочной ванны. Латунь сваривают также в защитных газах и на контактных машинах.

Сварка бронзы. В большинстве случаев бронза – это литейный материал, поэтому

сварку применяют при исправлении дефектов или во время ремонта. Чаще всего применяют сварку металлическим электродом. Присадочным металлом является прутки того самого состава, что и основной металл, а флюсами или электродным покрытием – хлористые и фтористые соединения калия и натрия.

Сварка алюминия. Основными факторами, затрудняющими сварку алюминия, является низкая температура его плавления (658°С), большая теплопроводность (примерно в 3 раза выше теплопроводности стали), образование тугоплавких оксидов алюминия, которые имеют температуру плавления 2050°С, поэтому технология плавки цветных металлов, таких как медь или бронза, не подходит для плавки алюминия. Кроме того, эти оксиды слабо реагируют как с кислыми, так и основными флюсами, поэтому плохо удаляются из шва.

Сварка алюминия

Чаще всего используют газовую сварку алюминия ацетиленовым пламенем. В последние годы значительно распространилось также автоматическая дуговая сварка металлическими электродами под флюсом и в среде аргона. При всех способах сварки, кроме аргонодуговой, применяют флюсы или электродные покрытия, в состав которых входят фтористые и хлористые соединения лития, калия, натрия и других элементов. Как присадочный металл при всех способах сварки используют проволоку или стержни того же состава, что и основной металл.

Алюминий хорошо сваривается электронным лучом в вакууме, на контактных машинах, электрошлаковым и другими способами.

Сварка сплавов алюминия. Сплавы алюминия с магнием и цинком сваривают без

особых осложнений, так же как и алюминий. Исключением является дюралюминий – сплавы алюминия с медью. Эти сплавы термически упрочняются после закалки и следующего старения. Когда температура плавки цветных металлов свыше 350°С в них происходит снижение прочности, которое не восстанавливается термической обработкой. Поэтому при сварке дюралюминия в зоне термического влияния прочность уменьшается на 40…50%. Если дюралюминий сваривать в защитных газах, то такое снижение может быть восстановлено термической обработкой до 80…90% по отношению к прочности основного металла.

Сварка магниевых сплавов. При газовой сварке обязательно применяют фторидные флюсы, которые в отличие от хлоридных не вызывают коррозии сварных соединений. Дуговая сварка магниевых сплавов металлическими электродами через низкое качество сварных швов до настоящего времени не применяется. При сварке магниевых сплавов наблюдается значительный рост зерна в около шовных участках и сильное развитие столбчатых кристаллов в сварном шве. Поэтому предел прочности сварных соединений составляет 55…60% предела прочности основного металла.

Таблица 2. Физические свойства промышленных цветных металлов

Свойства

Металл

Ве

Mg

А1

Тi

Ni

Сu

Атомный номер

4

12

13

22

28

3,29

Атомная масса

9,013

24,32

26,981

47,88

58,7

63,54

Густота

при температурте

20 °С, кг/м3

1847

1737

2698

4507

8897

8940

Температура плавления, °С

1287

650

660,24

1668

1455

1083

Температура кипения, °С

2450

1107

2520

3169

2822

2360

Атомный диаметр, нм

0,226

0,32

0,286

0,29

0,248

0,256

Скрытая теплота плавления, кДж/кг

1625

357

389,37

358,3

302

205

Скрытая теплота испарения,

кДж/кг

34395

5498

10885

9790

6376

6340

Удельная теплоемкость при температуре 20 °С, Дж/(кг.°С)

1826

1047,6

961,7

521

450

385

Удельная теплопроводность, 20 °С, Вт/(м°С)

2930

167

221,5

21,9

88,5

387

Коэффициент линейного расширения при температуре 25 °С, 106°С1

12

26

23,3

9,2

13,5

16,8

Удельное электросопротивление при температуре 20°С, мкОмм

0,04

0,045

0,02767

0,58

0,0684

0,0172

Модуль нормальной упругости, ГПа

311,1

44,1

70,6

103

203

125

Модуль сдвига, ГПа

140

17,854

27

39,2

73

46,4

 

к содержанию ↑

Тигельная плавка

Неотъемлемой составляющей производства металла и металлических изделий, является использование во время производственного процесса тиглей для производства, выплавки и переплавки как черного, так и цветного металла. Тигли — это неотъемлемая часть металлургического оборудования при отливании разнообразных металлов, сплавов, и тому подобное.

Тигельная плавка металла

Керамический тигель для плавки цветных металлов используется для плавки металлов (меди, бронзы) с древнейших времен.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *