Наборы медных сплавов

Когда слышишь про наборы медных сплавов, первое, что приходит в голову — это стандартизированные комплекты для серийного производства. Но на практике всё сложнее: даже в нашем цеху на ООО Шэньян Я ТЭ Производство Тяжелого Оборудования случались ситуации, когда партия сплавов вела себя непредсказуемо при переходе на новый тип пресс-форм. Вот именно о таких нюансах хочу размышлять — без глянцевых обещаний, с примерами из оборота литейных машин.

Ошибки при подборе сплавов для центробежного литья

В 2019 году мы запускали линию для отливки крупногабаритных шестерён. Заказчик требовал использовать сплав МНЖ5-1 — классика для подшипниковых втулок. Но при центробежном литье выявилась проблема: при скорости вращения выше 800 об/мин появлялись раковины по краям отливок. Пришлось экстренно менять технологию охлаждения, хотя изначально винили именно наборы медных сплавов.

Сейчас понимаю, что дело было в недостатке марганца для такого типа обработки. Но тогда мы неделю спорили с технологами, пока не провели выборочный анализ химического состава. Кстати, на сайте syytsb.ru сейчас есть технические отчёты по подобным случаям — жаль, что в те годы такой базы не существовало.

Ещё запомнился случай с латунью ЛАЖ-1. Казалось бы, проверенный временем материал, но при литье крыльчаток для насосов высокого давления появились трещины в местах перехода толщин. Пришлось добавлять свинец, хотя это снизило коррозионную стойкость. Иногда кажется, что универсальных наборов медных сплавов просто не бывает — каждый проект требует адаптации.

Практические нюансы работы со сплавами на производстве

У нас в ООО Шэньян Я ТЭ Производство Тяжелого Оборудования до сих пор сохранились журналы годов, где описаны эксперименты с бронзой БрАЖН-10-4-4. Тогда мы пытались использовать её для матриц холодного выдавливания — и столкнулись с быстрым износом. Оказалось, что при температуре эксплуатации выше 300°C никель неравномерно распределяется по зерну.

Сейчас для таких задач используем модифицированную бронзу с добавкой кобальта, но путь к этому решению занял почти два года. Кстати, один из наших патентов как раз связан с термообработкой таких сплавов — детали есть в разделе 'Разработки' на syytsb.ru.

Часто забывают про усадку при переходе на крупные отливки. Например, для станин прокатных станов мы используем бронзу БрОФ10-1, но при весе отливки свыше 3 тонн приходится увеличивать подачу кислорода через флюсы — иначе в теле появляются газовые раковины. Это не прописано в стандартах на наборы медных сплавов, только опытным путём выяснили.

Влияние оборудования на выбор сплавов

Наше предприятие в Даои с 2004 года прошло несколько модернизаций литейных комплексов. И каждый раз при смене оборудования приходилось пересматривать подход к наборам медных сплавов. Например, когда перешли с газовых печей на индукционные, обнаружили, что латунь ЛК80-3Л дает меньший процент брака — видимо, из-за более равномерного прогрева.

Сейчас на площади 33 500 м2 работают три основных литейных цеха, и в каждом — свои предпочтения по поставщикам сплавов. В цехе №2, например, категорически не принимают китайские слитки марки HMn64-8-5-2 — говорят, что при литье сложных пресс-форм дает нестабильные результаты. Хотя в цехе №1 их используют для простых втулок без нареканий.

Интересно, что при разработке новых пресс-форм мы иногда специально заказываем экспериментальные наборы медных сплавов с отклонением от ГОСТ на 2-3% по легирующим элементам. Особенно это касается содержания алюминия в алюминиевых бронзах — малейшее превышение резко меняет литейные свойства.

Типичные заблуждения и их развенчание

Самое распространенное заблуждение — что импортные сплавы всегда лучше. В 2015 году мы тестировали немецкий аналог бронзы БрАЖМц10-3-1.5. По химическому составу — полное соответствие, а вот структура литья после термообработки оказалась крупнозернистой. Пришлось добавлять лигатуру с церием, что увеличило себестоимость на 18%.

Ещё один миф — о возможности взаимозаменяемости сплавов within одной группы. Как-то попробовали заменить БрОЦСН-1 на БрОЦС-1 при литье деталей для металлургического оборудования — получили трещины в местах контакта с расплавленным металлом. Разница всего в 0.5% никеля, а результат катастрофический.

Сейчас при подборе наборов медных сплавов мы всегда учитываем не только химический состав, но и историю переплава исходного сырья. Это особенно важно для компаний с самостоятельной внешней торговлей — like our ООО Шэньян Я ТЭ Производство Тяжелого Оборудования — где партии могут поступать из разных стран.

Перспективы и текущие проблемы

Сейчас мы работаем над созданием собственной базы данных по поведению различных наборов медных сплавов в условиях ударных нагрузок. Особенно интересует применение в оборудовании для горнодобывающей промышленности — там, где стандартные испытания не отражают реальных условий эксплуатации.

Одна из нерешённых проблем — утилизация стружки от разных сплавов. Приходится хранить отходы раздельно, что занимает значительные площади на территории завода. Иногда проще закупить новый набор медных сплавов, чем организовать переплавку смешанной стружки с гарантией качества.

Если говорить о будущем, то вероятно придётся разрабатывать специализированные сплавы для аддитивных технологий. Уже сейчас на syytsb.ru есть запросы на печать сложных элементов пресс-форм, но стандартные составы для этого плохо подходят. Думаю, в ближайшие годы появятся совершенно новые подходы к формированию наборов медных сплавов — менее стандартизированные, но более гибкие.