Отливки бронзовые

Расчёт отливки бронзовой — по заявке. Пришлите эскиз, марку, количество.

Бронза — сплав на основе меди с легирующими элементами: оловом, алюминием, свинцом, никелем, железом, марганцем и другими. По наличию олова бронзы делятся на оловянные и безоловянные. Для производства фасонных отливок применяют литейные бронзы, составы и механические свойства которых регламентированы ГОСТ 613-79 (оловянные) и ГОСТ 493-79 (безоловянные). Деформируемые бронзы — отдельная группа; из них прокатом и прессованием получают прутки, трубы, листы, но не фасонные отливки.

Расшифровка марок литейных бронз

Марка бронзы строится по принципу: «Бр» (бронза), затем буквенное обозначение каждого легирующего элемента и сразу после него — его массовая доля в процентах. Медь — основа, её содержание в марку не включается. Обозначения элементов: О — олово, Ц — цинк, С — свинец, А — алюминий, Ж — железо, Н — никель, Мц — марганец, Ф — фосфор, Су — сурьма. Например, БрО5Ц5С5 содержит 5% олова, 5% цинка, 5% свинца, остальное — медь. ГОСТ 613-79 ввёл нотацию с числами вплотную к букве элемента взамен устаревшей нотации ГОСТ 613-65, в которой использовались дефисы (БрОЦС3-12-5 → БрО3Ц12С5).

Оловянные литейные бронзы — ГОСТ 613-79

Оловянные бронзы обладают хорошими антифрикционными свойствами, стойкостью к коррозии в пресной и морской воде, масле, паре, умеренными механическими характеристиками и высокой жидкотекучестью. Олово создаёт твёрдые интерметаллические фазы в мягкой медной матрице, обеспечивая износостойкость при трении скольжения. Свинец (там, где он есть) дополнительно снижает коэффициент трения и улучшает обрабатываемость резанием, но снижает механическую прочность. Цинк повышает жидкотекучесть и коррозионную стойкость. Фосфор (в фосфористых бронзах) повышает твёрдость и усиливает антифрикционные свойства.

Химический состав оловянных литейных бронз (ГОСТ 613-79)

Марка	Sn (олово), %	Zn (цинк), %	Pb (свинец), %	Прочие легирующие	Cu
БрО3Ц12С5	2,0–3,5	8,0–15,0	3,0–6,0	—	ост.
БрО3Ц7С5Н1	2,5–4,0	6,0–9,5	3,0–6,0	Ni 0,5–2,0%	ост.
БрО5Ц5С5	4,0–6,0	4,0–6,0	4,0–6,0	—	ост.
БрО6Ц6С3	5,0–7,0	5,0–7,0	2,0–4,0	—	ост.
БрО8Ц4	7,0–9,0	4,0–6,0	—	—	ост.
БрО10Ф1	9,0–11,0	—	—	P 0,4–1,1%	ост.
БрО10Ц2	9,0–11,0	1,0–3,0	—	—	ост.
БрО10С10	9,0–11,0	—	8,0–11,0	—	ост.

Механические свойства и применяемость оловянных литейных бронз (ГОСТ 613-79)

Все значения — для термически необработанных отливок. «к» — литьё в кокиль, «п» — литьё в песчаную форму. σ_в — временное сопротивление, δ — относительное удлинение, НВ — твёрдость по Бринеллю.

Марка	Способ литья	σв, МПа, не менее	δ, %, не менее	НВ, МПа, не более	Применяемость
БрО3Ц12С5	к	206	5	688	Арматура общего назначения
БрО3Ц12С5	п	176	8	588	Арматура общего назначения
БрО3Ц7С5Н1	к	206	5	588	Детали в масле, паре, пресной и морской воде
БрО3Ц7С5Н1	п	176	8	588	Детали в масле, паре, пресной и морской воде
БрО5Ц5С5	к	176	4	588	Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников
БрО5Ц5С5	п	147	6	588	Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников
БрО8Ц4	к и п	196	10	735	Арматура, фасонные части трубопроводов, насосы в морской воде
БрО10Ф1	к	245	3	882	Узлы трения высоконагруженной арматуры, нажимные и шпиндельные гайки, венцы червячных шестерён
БрО10Ф1	п	216	3	784	Узлы трения высоконагруженной арматуры, нажимные и шпиндельные гайки, венцы червячных шестерён
БрО10Ц2	к	226	10	735	Антифрикционные детали, вкладыши подшипников, облицовка гребных валов
БрО10Ц2	п	216	10	637	Антифрикционные детали, вкладыши подшипников, облицовка гребных валов
БрО10С10	к	196	6	735	Подшипники скольжения, работающие в условиях высоких удельных давлений
БрО10С10	п	176	7	637	Подшипники скольжения, работающие в условиях высоких удельных давлений

Примечание: в марке БрО8Ц4, предназначенной для сварных конструкций, содержание свинца не должно превышать 0,05%. Для марки БрО10С10 по согласованию допускается до 1,0% фосфора — это повышает твёрдость и антифрикционные свойства.

Безоловянные литейные бронзы — ГОСТ 493-79

Безоловянные бронзы — это прежде всего алюминиевые, а также свинцовистые и сурьмянистые группы. Алюминиевые бронзы в 1,5–2 раза прочнее оловянных, устойчивы к кислотам, морской воде и повышенным температурам. Свинцовистые бронзы (типа БрС30) имеют низкую прочность, но исключительные антифрикционные свойства благодаря включениям свинца, обеспечивающим смазывание при граничном трении.

Алюминиевые бронзы (ГОСТ 493-79)

Марка	Способ литья	σв, МПа, не менее	δ, %, не менее	НВ, МПа, не более	Применяемость
БрА9Мц2Л	к и п	392	20	784	Антифрикционные детали, арматура в пресной воде, жидком топливе и паре до 250 °С
БрА10Мц2Л	к и п	490	12	1078	То же, при более высоких нагрузках
БрА9Ж3Л	к	490	12	980	Арматура, антифрикционные детали
БрА9Ж3Л	п	392	10	980	Арматура, антифрикционные детали
БрА10Ж4Н4Л	к	587	6	1666	Детали химической и пищевой промышленности, при повышенных температурах
БрА10Ж4Н4Л	п	587	5	1568	Детали химической и пищевой промышленности, при повышенных температурах
БрА9Ж4Н4Мц1	к и п	587	12	1568	Арматура для морской воды
БрА11Ж6Н6	к и п	587	2	2450	Высоконагруженная арматура, антифрикционные детали

Свинцовистые и сурьмянистые бронзы (ГОСТ 493-79)

Марка	Способ литья	σв, МПа, не менее	δ, %, не менее	НВ, МПа, не более	Применяемость
БрС30	к	59	4	245	Антифрикционные детали (втулки, вкладыши) при высоких давлениях и малых скоростях
БрСу3Н3Ц3С20Ф	к	157	2	637	Антифрикционные детали с повышенной твёрдостью

БрС30 из-за невысокой прочности применяют в виде тонкого слоя на стальной основе (биметаллические вкладыши) или там, где механическая нагрузка минимальна, а требования к антифрикционным свойствам максимальны.

Способы литья бронзы и их сравнение

Выбор способа литья определяется требованиями к точности, шероховатости поверхности, сложности формы и серийности. Все способы применимы для обеих групп литейных бронз, однако оловянные бронзы с высоким содержанием свинца (БрС30) заливают только в постоянные формы (кокиль) — в ПГС они расслаиваются из-за ликвации свинца.

Литьё в песчано-глинистые формы (ПГС)

Форму из формовочной смеси (кварцевый песок + глина + добавки) изготавливают по деревянным или металлическим моделям, заливают и после затвердевания разрушают. Метод позволяет получать отливки любой сложности, практически неограниченных размеров и массы. Минус — сравнительно грубая поверхность: шероховатость Ra 50–200 мкм, что объясняется зернистостью формовочной смеси и влиянием влаги (последнее вызывает газовую пористость поверхностного слоя при недостаточной просушке формы). Точность размеров невысокая, допуски — по ГОСТ Р 53464, степени точности 11–14. Рентабельно для единичного и мелкосерийного производства, а также для крупных заготовок, которые нельзя получить другими методами.

Литьё в кокиль

Кокиль — разъёмная металлическая форма многократного использования (стойкость при заливке бронзы — до 50 000 заливок). По сравнению с ПГС обеспечивает лучшую точность (степени 7–12 по ГОСТ Р 53464), шероховатость Ra 10–50 мкм и более плотную структуру отливки за счёт ускоренного охлаждения. Рентабелен при серийном производстве несложных деталей — фланцев, втулок, корпусов арматуры, подшипниковых вкладышей. Ограничение: труднодоступные полости требуют стержней, усложняющих оснастку.

Центробежное литьё

Расплав заливают во вращающуюся форму (горизонтальная или вертикальная ось). Центробежные силы прижимают металл к стенкам, вытесняя неметаллические включения, шлаки и газы к внутренней поверхности (которая затем удаляется механической обработкой). В результате — плотная, мелкозернистая структура без пористости, с повышенными механическими свойствами по сравнению с литьём в неподвижные формы. Метод применяют прежде всего для тел вращения: втулок, гильз, бандажей, подшипниковых вкладышей, венцов червячных колёс. Минимальная толщина стенки — от 6–8 мм для крупных деталей. Наружный диаметр и длина практически не ограничены.

Литьё по выплавляемым моделям (ЛВМ)

Модель из легкоплавкого состава (восковые смеси) покрывают слоями огнеупорной суспензии, затем модель выплавляют и в полученную керамическую оболочку заливают металл. После затвердевания форму разрушают. Метод даёт высокую точность (степени 3–8 по ГОСТ Р 53464) и малую шероховатость Ra 1,6–20 мкм — что позволяет значительно сократить объём механической обработки или исключить её на отдельных поверхностях. Минимальная толщина стенки — от 0,5 мм. Применяется для сложнопрофильных деталей: корпусов арматуры с тонкими каналами, художественных и декоративных отливок, мелких фасонных деталей с высокими требованиями по точности. Ограничение — трудоёмкое изготовление оснастки и высокая себестоимость при единичном производстве. Наиболее рентабельно для серийных деталей сложной формы.

Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ)

Модель из вспененного полистирола не извлекается из формы: при заливке металла она испаряется, замещаясь расплавом. Точность сопоставима с кокилем или несколько лучше (степени 7–12 по ГОСТ Р 53464), форма может быть практически любой сложности без разъёма и стержней. Рентабелен для единичных и мелкосерийных отливок сложной формы, где изготовление кокиля экономически нецелесообразно. Метод требует качественной вентиляции участка и контроля продуктов разложения полистирола.

Сравнение способов литья бронзы

Способ	Точность (ГОСТ Р 53464)	Шероховатость Ra, мкм	Мин. толщина стенки, мм	Серийность	Преимущество
ПГС	11–14	50–200	3–5	Единичное, мелкосерийное	Минимальные затраты на оснастку; любой размер
Кокиль	7–12	10–50	3	Серийное	Плотная структура; быстрая выбивка; повторяемость
Центробежное	8–12	10–50	6–8	Серийное	Максимальная плотность; нет пористости; тела вращения
ЛВМ	3–8	1,6–20	0,5–1,0	Серийное	Максимальная точность; сложная форма; минимум обработки
ЛГМ	7–12	10–50	3	Единичное, мелкосерийное	Сложная форма без оснастки кокиля; нет стержней

Как выбрать марку бронзы для отливки

Выбор марки определяется условиями эксплуатации детали. Ключевые ориентиры:

Антифрикционные детали (подшипники, втулки, вкладыши) в условиях умеренных нагрузок и присутствия воды или масла — оловянно-цинково-свинцовистые бронзы: БрО3Ц12С5, БрО5Ц5С5, БрО6Ц6С3. Для высоких удельных давлений при граничном трении — БрО10С10 (тонкий слой на стальной подложке) или безоловянная БрС30.

Арматура и детали трубопроводов, работающие в пресной воде, паре, нефтепродуктах — оловянные: БрО3Ц12С5, БрО8Ц4, БрО10Ц2. Для морской воды — БрО3Ц7С5Н1, БрО8Ц4, либо алюминиевые БрА9Ж4Н4Мц1.

Червячные колёса, нажимные гайки, шпиндели — высокое олово с фосфором: БрО10Ф1, обладающая наивысшей твёрдостью среди оловянных литейных бронз.

Детали с повышенной прочностью, агрессивные среды, повышенные температуры до 400–500 °С — алюминиевые бронзы: БрА9Ж3Л, БрА10Ж4Н4Л, БрА11Ж6Н6.

Если одна деталь совмещает требования (например, высокая прочность + антифрикционность + морская среда) — выбирают БрАЖН10-4-4л, обеспечивающую σ_в ≥ 587 МПа и одновременно высокую коррозионную стойкость.

Шихтовым материалом при переплавке служат чушки бронзовые соответствующих марок или кондиционный лом с известным составом.

Формы поставки и условия заказа

Бронзовые отливки изготавливаются под заказ по предоставленным чертежам или эскизам. Для расчёта стоимости укажите: марку бронзы, способ литья, габариты и массу заготовки, количество штук в партии, требования к точности и шероховатости, наличие термической обработки. Если марка не определена — приложите условия эксплуатации: среда, температура, нагрузка, требования к твёрдости.