Heb je je ooit afgevraagd wat brons zo speciaal en veelzijdig maakt? Dit artikel verkent de fascinerende wereld van brons, een legering die voornamelijk bestaat uit koper vermengd met elementen als tin, aluminium en silicium. We ontdekken de unieke eigenschappen, verschillende soorten en praktische toepassingen, met inzichten van ervaren werktuigbouwkundigen. Maak je klaar om te leren hoe brons de industrie heeft gevormd met zijn sterkte, elasticiteit en corrosiebestendigheid!
Brons is een veelzijdige metaallegering die voornamelijk bestaat uit koper. Het wordt gevormd door koper te combineren met een of meer legeringselementen, meestal tin, maar ook aluminium, beryllium, silicium, mangaan, nikkel, fosfor en soms zink in kleine hoeveelheden. De specifieke samenstelling varieert afhankelijk van de gewenste eigenschappen en de beoogde toepassing.
Metallurgisch gezien omvat brons een brede familie van koperlegeringen, met uitzondering van puur koper, messing (koper-zinklegeringen) en cupronikkel (koper-nikkellegeringen). De toevoeging van legeringselementen aan koper verbetert de mechanische en chemische eigenschappen aanzienlijk, wat resulteert in een materiaal met superieure eigenschappen in vergelijking met puur koper.
Het legeringsproces geeft brons een unieke combinatie van eigenschappen:
Deze eigenschappen maken brons tot een materiaal van onschatbare waarde in verschillende industrieën, waaronder scheepsbouw, ruimtevaart, elektrische toepassingen en artistieke inspanningen. Hoewel brons vanwege zijn hardheid en hoge smeltpunt lastiger te bewerken kan zijn dan sommige andere metalen, hebben moderne productietechnieken zoals precisiegieten, CNC-verspaning en additive manufacturing de toepassingen uitgebreid en de productie-efficiëntie verbeterd.
De specifieke samenstelling van het brons wordt zorgvuldig afgestemd op de eisen van elke toepassing, waarbij factoren als sterkte, vervormbaarheid, corrosiebestendigheid en kosteneffectiviteit in balans worden gebracht. Dit aanpassingsvermogen heeft ervoor gezorgd dat brons nog steeds relevant is in zowel traditionele als geavanceerde technische toepassingen.
Hoeveel soorten brons bestaan er?
Brons kan worden ingedeeld in verschillende categorieën op basis van de belangrijkste elementen. Dit zijn onder andere tinbrons (inclusief tinfosforbrons), aluminiumbrons, berylliumbrons, siliciumbrons, mangaanbrons, chroombrons, cadmiumbrons, zirkoniumbrons, chroomzirkoniumbrons, titaniumbrons, magnesiumbrons en ijzerbrons.
Het type legering op basis van koper met tin als primair element wordt tinbrons genoemd. Tinbrons dat gebruikt wordt in de industriële sector bevat meestal tussen 3% en 14% tin.
Tinbrons met minder dan 5% tin is ideaal voor koud bewerken. Aan de andere kant is tinbrons met een tingehalte variërend van 5% tot 7% geschikt voor warmvervormen. Voor giettoepassingen heeft tinbrons met een tingehalte van meer dan 10% de voorkeur.
Tinbrons wordt veel gebruikt in verschillende industrieën, waaronder scheepsbouw, chemische industrie, machinebouw en instrumentatie. Het wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van slijtvaste onderdelen zoals lagers, asbussen en elastische onderdelen zoals veren, evenals anticorrosieve en antimagnetische onderdelen.
Het type legering op basis van koper met aluminium als hoofdbestanddeel staat bekend als aluminiumbrons. Aluminiumbrons heeft betere mechanische eigenschappen dan messing en tinbrons.
In de praktijk bevat aluminiumbrons 5% tot 12% aluminium, waarbij het aluminiumgehalte tussen 5% en 7% de beste plasticiteit geeft, waardoor het ideaal is voor koud bewerken. Echter, wanneer het aluminiumgehalte hoger is dan 7% tot 8%, neemt de sterkte van de legering toe, maar de plasticiteit neemt aanzienlijk af. Daarom wordt het meestal gebruikt in gegoten brons. Daarom wordt het meestal gebruikt in gegoten vorm of na warmvervormen.
Qua slijtvastheid en corrosiebestendigheid presteert aluminiumbrons beter dan messing en tinbrons in atmosferisch, zeewater, koolzuur in zeewater en de meeste organische zuren.
Aluminiumbrons kan worden gebruikt om slijtvaste onderdelen met hoge sterkte te maken, zoals tandwielen, asbussen en wormwielen, en elastische elementen met een hoge corrosiebestendigheid.
Het type koperlegering met beryllium als primair element wordt berylliumbrons genoemd. Het berylliumgehalte in beryllium brons varieert meestal van 1,7% tot 2,5%.
Beryllium brons wordt gekenmerkt door zijn hoge elasticiteitsgrens en vermoeiingsgrens, uitstekende slijtvastheid en corrosiebestendigheid, goede geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid, niet-magnetisme en de afwezigheid van vonken bij impact.
Het wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van kritieke veren in precisie-instrumenten, tandwielen van klokken, lagers en bussen die onder hoge snelheid en hoge druk werken, evenals laselektroden, explosieveilige gereedschappen, navigatiekompassen en andere vitale onderdelen.
Het type brons met silicium als belangrijkste element staat bekend als siliciumbrons. Naast silicium bevat siliciumbrons dat gebruikt wordt in de industriële sector ook sporen van mangaan, nikkel, zink of andere elementen.
Silicium is een beperkte vaste oplossing in koper, met een maximale oplosbaarheid van 5,3% bij 852 °C, die afneemt naarmate de temperatuur afneemt. Het verouderingshardingseffect is echter niet significant en over het algemeen wordt er geen versterkende warmtebehandeling uitgevoerd.
Het siliciumgehalte van vervormbaar siliciumbrons varieert van 1% tot 4%. Met een toename van het siliciumgehalte kan een brosse fase ontstaan, waardoor de plasticiteit van de legering afneemt.
Siliciumbrons heeft een smal kristallisatiebereik, een goede vloeibaarheid en betere mechanische eigenschappen dan tinbrons. Het kan gebruikt worden als vervanger voor tinbrons in de machinebouw.
Mangaanbrons is een soort legering met koper als basiselement en mangaan als belangrijkste legeringselement. De belangrijkste soorten mangaanbrons zijn onder andere QMn1,5 (Cu-1,5Mn) en QMn5 (Cu-5Mn).
Chroombrons is een soort koperlegering met 0,4% tot 1,1% chroom. Chroombrons kan worden versterkt door middel van afschrikken, veroudering, of afschrikken en koude vervorming verouderingsbehandelingen.
Bij de eutectische temperatuur van 1072 ° C, de maximale oplosbaarheid van chroom in koper is 0,65%. Als de temperatuur daalt, neemt de vaste oplosbaarheid van chroom snel af en worden chroomdeeltjes neergeslagen na behandelingen met vaste oplossing en veroudering.
De toevoeging van chroom verbetert de herkristallisatietemperatuur en de thermische sterkte van de legering aanzienlijk, maar vermindert de geleidbaarheid van koper licht. De geleidbaarheid van chroombrons staaf behandeld in oplossing is 45% IACS, die toeneemt tot 80% IACS na veroudering behandeling. De verwekingstemperatuur van verouderd chroombrons is 400 ° C, het dubbele van die van koud bewerkt koper.
Deze legering kan worden gebruikt in zowel giet- als vervormingstoestanden. Wanneer aluminium en magnesium worden toegevoegd als legeringselementen van chroombrons, vormt zich een dunne, dichte oxidelaag op het oppervlak van de Cu-Cr-legering die stevig gebonden is aan het basismetaal, waardoor de oxidatieweerstand bij hoge temperatuur en de hittebestendigheid van de legering worden verbeterd. Het gehalte aan aluminium en magnesium in de legering is meestal niet meer dan 0,3%.
Cadmiumbrons is een speciaal soort brons met cadmium als belangrijkste legeringselement, waaraan soms 0,35% tot 0,65% chroom is toegevoegd. Cadmium en koper vormen een vaste oplossing bij hoge temperaturen, maar de vaste oplosbaarheid neemt snel af als de temperatuur daalt.
Het lage cadmiumgehalte resulteert in een zwak deeltjesversterkend effect van de geprecipiteerde fase, waardoor de legering niet verouderd kan worden door warmtebehandeling en alleen kan worden versterkt door koude vervorming.
Cadmiumbrons heeft een hoge geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid, goede slijtvastheid, slijtagevermindering en corrosiebestendigheid, en goede verwerkingsprestaties. Het wordt veel gebruikt bij de vervaardiging van geleidende, hittebestendige en slijtvaste onderdelen voor elektrische apparaten.
Het is belangrijk op te merken dat de vluchtige stoffen van cadmium giftig zijn, en het materiaal moet worden bereid door smelten methoden met aandacht voor veiligheidsmaatregelen tijdens het smeltproces. De binnenlandse kwaliteit van cadmiumbrons is QCd1. Het is verkrijgbaar in de vorm van platen, strips, staven en draad.
De belangrijkste toepassingen zijn onder andere motorcommutators, schakelelementen, veercontacten, golfgeleiderholtes, hoogvaste transmissielijnen, verbindingen en contactlaselektroden en rollers.
Zirkonium brons is een speciaal soort brons met zirkonium als belangrijkste legeringselement, en soms wordt een kleine hoeveelheid zirkonium toegevoegd om de sterkte te verbeteren. De meest voorkomende soorten zirkoniumbrons zijn QZr0,2 en QZr0,4.
Het heeft een goede thermische sterkte en kruipweerstand, en behoudt een goede plasticiteit en geleidbaarheid bij hoge temperaturen. Zirkoniumbrons wordt geproduceerd door middel van de smeltmethode.
Het wordt voornamelijk gebruikt als weerstandlassen onderdelen en elektrodematerialen met hoge sterkte. Zirkoniumbrons wordt steeds meer gebruikt in de ijzer- en staalindustrie vanwege zijn hoge geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en eenvoudige verwerking.
Chroom zirkonium brons is een legering met een hoge sterkte, hardheid, elektrisch geleidingsvermogen en thermisch geleidingsvermogen, evenals een goede slijtvastheid. Na veroudering zijn de hardheid, sterkte, elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid aanzienlijk verbeterd, waardoor het gemakkelijk te lassen is.
Het wordt veel gebruikt in toepassingen zoals pendelaars van motoren, puntlasmachines, naadlassen machines, elektroden voor stuiklasmachines en andere onderdelen die sterkte, hardheid, geleidbaarheid en geleidbaarheid bij hoge temperaturen vereisen.
Als elektrode voor elektrische vonken kan chroomzirkoniumbrons een ideaal spiegeloppervlak produceren met goede rechtopstaande prestaties. Het kan effecten bereiken die moeilijk te bereiken zijn met puur rood koper, zoals afschilferen, en is geschikt voor moeilijk te bewerken materialen zoals wolfraamstaal.
De soorten chroom zirkonium brons zijn C18150, C18200, C15000 en C15100.
Titaanbrons is een koperlegering met titanium als belangrijkste legeringselement. Het is een nieuw soort elastisch materiaal dat goed te bewerken is, zowel koud als warm. Door warmtebehandeling kunnen de eigenschappen van titaanbrons sterk verbeterd en versterkt worden. De treksterkte kan bijvoorbeeld worden verhoogd van 686 MPa tot 1009 MPa.
Titaanbrons wordt onder andere gebruikt bij de productie van elastische elementen met hoge sterkte, hoge elasticiteit en hoge slijtvastheid, elektrische schakelaars, relaiselastische elementen, membraankasten, membranen, tandwielen, lagers, lagerschijven en lagerhulzen.
Magnesiumbrons is een soort magnesium-koperlegering. De binnenlandse kwaliteit van magnesiumbrons is QMg0,8. Het is een binaire legering van koper en magnesium en wordt vaak gebruikt als geleidend materiaal, zoals kabels, en kan in veel toepassingen cadmiumbrons vervangen.
Magnesiumbrons wordt voornamelijk geleverd in de vorm van draad en wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van geleidende onderdelen zoals kabels en vliegtuigantennes.
IJzerbrons is een soort brons met ijzer als hoofdbestanddeel. Koper-ijzer legeringen, ook bekend als ijzerbrons, worden in Amerika vertegenwoordigd door de C19400 legering.
Door warmtebehandeling verbetert het neerslaan van ijzer in de legering de sterkte en hittebestendigheid. De treksterkte in geharde toestand kan 415-485 MPa bereiken en het geleidingsvermogen kan 60% IACS bereiken.
IJzerbrons wordt veel gebruikt als loodframe materiaal voor geïntegreerde schakelingen en is opgenomen in de ASTM B465-85 standaard in de Verenigde Staten. Deze standaard omvat ook de legeringen C19200, C19500 en C19600, die ijzergehaltes hebben van respectievelijk 0,8% tot 12%, 10% tot 20%, en 9% tot 12%, en fosforgehaltes van respectievelijk 0,01% tot 0,04%, 0,01% tot 0,35%, en 0,25% tot 0,35%.
In China is het equivalent van de C19400 legering het QFe2,5-0,1 ijzerbrons.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO