Температура плавления латуни и инструкция по обработке

Латунь — многокомпонентный сплав. В её составе в основном содержится медь, а основной примесью, так называемым легирующим компонентом, выступает чаще всего цинк. Могут быть и примеси олова в малых количествах, а также никеля и свинца, которые придают латуни разные характеристики. В зависимости от металла, выступающего связывающим, температура плавления латуни может варьироваться.

Основные характеристики сплава

Парадоксально, но сама латунь и способ её изготовления были известны задолго до открытия цинка, как отдельного металла. Древние народы Южного Причерноморья делали сплавы на основе меди с добавлением вещества, называемого галмеем, или цинковым шпатом.

Очень часто изделия из этой комбинации использовались в качестве фальшивых украшений, которые выдавались за золотые. В Древнем Риме из-за этого латунь звали орихалком, то есть златомедью. Её там использовали для чеканки монет.

Физические параметры сплава выглядят так:

• Удельная теплоёмкость — 0,377 килоджоуля на килограмм-кельвин при комнатной температуре.
• Удельная теплота плавления латуни — 210 Джоулей на килограмм.
• Температура плавления сильно зависит от содержания легирующих металлов и варьируется от 850 до 950 градусов Цельсия.
• Плотность — около восьми с половиной тонн на кубический метр.
• Сопротивление на единицу длины — в пределах 0,07 микроом.

Как видим, латунь плавится значительно легче, чем медь, а потому хорошо подходит для изготовления декоративных элементов и предметов искусства, даже без обращения к помощи специалистов.

Плавка латуни в домашних условиях

Для проведения работ со сплавом необходимо обзавестись некоторыми инструментами и специализированным оборудованием. Не беспокойтесь, большинство тех вещей, которые потребуются, можно изготовить своими руками. Итак, вам потребуется:

1. Печь, работающая по индукционному принципу.
2. Тигель, изготовленный из графита или шамотного кирпича.
3. Щипцы из жаропрочного металла для работы с раскалённым металлом в тигле.
4. Ковш и ложка, используемые для снятия оксидной плёнки с поверхности раскалённого металла и литья в формы.

Имея все эти элементы, вы сможете не только ремонтировать старые изделия, но и создавать литьём новые.

Печь для работы с металлом

Основной каркас печи изготавливается, как правило, из огнеупорного кирпича, способного выдерживать высокие температуры нагрева и при этом не допускать потерь тепла и его рассеивания за пределы конструкции. Для придания монолитности, используется раствор, который тоже должен отвечать некоторым характеристикам, относящимся к температурной стойкости.

Главный компонент печи — нагревательные элементы. Они, как правило, выполняются из керамических трубок, обмотанных стальной проволокой. Такие элементы способны выдавать требуемые температуры и стабильно их поддерживать. Основные характеристики домашней печи выглядят так:

• Рабочая температура — свыше 1000 градусов Цельсия.
• Мощность нагревательных элементов — 25—30 киловатт.
• Количество трубок — не меньше 4.

В качестве источника тока можно использовать сварочный инвертор с регулировкой мощности. Такое приспособление сможет достигать температур плавления меди и латуни, а кроме того, обладать достаточным спектром регулировки, чтобы достичь температуры плавления свинца в домашних условиях, которая составляет всего 330 градусов по Цельсию.

Тигель и щипцы

Конструкция тигля может быть разной. На это влияет как материал, из которого он изготовлен, так и объём. В качестве материалов могут выступать:

• Керамика или огнеупорная глина. Один из лучших вариантов для тигля, очень стойкие к перепадам температур и отлично справляются с тугоплавкими металлами.
• Графит. Для выплавки изделий из латуни такие тигли подойдут, но если нужно будет плавить что-то с более высокой температурой растекания, надолго их не хватит.
• Чугун — удачный вариант, но имеет один большой недостаток. Он фактически состоит из двух половинок, скрепляемых огнеупорным раствором, что существенно уменьшает его рабочую прочность и, как следствие, надёжность.

Для изготовления тигля из огнеупорной глины, используется шамотная глина и силикатный клей, он же водно-щелочной растров силиката натрия и калия, он же «жидкое стекло». В качестве наполнителя, который придаст тиглю больше прочности, можно измельчить шамотный кирпич.

В составе формовочной смеси должно быть 70% глины и 30 — молотого кирпича. Туда добавить около 200 граммов жидкого стекла и перемешать до почти однородной массы. После этого туда добавляется вода, смесь перемешивается и вылепливается в форму тигля.

Для того чтобы в глиняной массе не осталось пузырьков воздуха, нужно несколько раз бросить её о пол, предварительно застелив его газетой. После этого берётся гипсовая форма под тигель, которую можно купить в специализированном магазине или изготовить самостоятельно по инструкциям из интернета. В неё укладывается и формируется сначала дно, потом, мелкими кусочками, стенки. Вся конструкция проходит процесс предварительной сушки (около 4−7 часов, зависит от полученного состава) и достаётся из формы.

Высушенные полностью тигли должны дополнительно обжигаться при температуре около 800 градусов в печи для набирания максимальной прочности. К работе обработанные термически тигли готовы сразу же.

Щипцы для тиглей должны быть из тугоплавкого металла (сталь подойдёт лучше всего), с ручками достаточной длины, чтобы передающееся от печи и тигля тепло не доходило до рук полностью. Естественно, это не означает, что можно брать их голыми руками. Лучше всего, когда они будут подобраны по диаметру самого тигля, но если это не так, ничего страшного, ведь большинство товаров на рынке имеют регулирующийся диаметр.

Правильный процесс плавки

Если латунь, из которой вы собираетесь выплавлять что-то новое, хранится в форме изделий, перед процедурой их нужно тщательно отмыть с мылом и высушить. Это предотвратит попадание в зону расплавления шлаков от оставшегося масла или окислов, образованных на поверхности. Если есть следы нанесения лака (например, вы хотите переплавить ненужный старый подсвечник), нужно обязательно отмыть их ацетоном или другим растворителем.

Сама печь должна быть размещена в очень хорошо проветриваемом помещении, идеально — вообще на улице. Это связано с тем, что при расплавлении любого металла в воздух попадают вредные вещества, которые совсем не обязательно вдыхать, чтобы они осели на лёгких. Кроме того, имея большой приток свободного кислорода, печь работает гораздо лучше.

На землю можно постелить асбестовый лист или рассыпать достаточное количество песка. Дальнейшие операции по переносу расплавленной массы в тигле лучше проводить именно над ними, ведь ни асбест, ни песок не воспламеняются от высоких температур. Кроме того, они должны быть очень сухими, так как если жидкий металл с температурой в 900 градусов попадает на влажную поверхность, он может спровоцировать моментальное испарение воды и разлетание во все стороны раскалённых капель.

Плавка производится в соответствии с такой пошаговой инструкцией:

1. Печь нагревается чуть более, чем до 100 градусов. Это нужно для выпаривания любой влаги, попавшей внутрь. Вода для непосредственного процесса плавки очень опасна. Щипцы и ложку желательно тоже обработать таким образом и положить в ящик с сухим песком.
2. Печь прогреваем примерно до 450−500 градусов.
3. Помещаем латунные детали, стружку или лом в тигель, а его — в печь.
4. Повышаем температуру примерно до 950−970 градусов. Важно точно знать, при какой температуре плавится латунь той марки, которую вы используете.
5. При достижении расплавленной массы ярко-оранжевого оттенка необходимо ложкой снять оксидную плёнку. Ни в коем случае не стоит стараться перемешивать или зачерпывать металл как суп — это негативно сказывается на его качестве из-за попадания больших объёмов воздуха в массу.
6. Готовим форму для заливки, подхватываем тигель щипцами и медленно выносим из тела печи.
7. Сначала ставим тигель на ковш, а после этого — заливаем расплавленный металл в форму.

После этого можно дать металлу в форме остыть и затвердеть. Если все этапы обработки сделаны правильно и в толщу заготовки не проникли пузырьки воздуха, у вас должно получиться качественное изделие. Если же оно не получилось с первого раза, не расстраивайтесь, ведь ничего не мешает шаг за шагом приобрести собственный опыт методом проб и ошибок.

В такой печи можно также производить плавку бронзы в домашних условиях, ведь этот медный сплав вполне попадает в пределы максимальных температур, которые в ней достигаются.

Правила безопасности при работе

Любая работа с разогретыми до больших температур изделиями должна сопровождаться неукоснительным соблюдением норм безопасности труда. Только так можно предотвратить несчастные случаи и травматизм.

Человек, работающий с печью, должен иметь защитную одежду. Это должен быть жаропрочный фартук, закрывающий всю переднюю часть туловища, перчатки из толстой кожи и ботинки на большой подошве. Под защитной одеждой не должно быть рубашек или штанов из синтетических материалов. Такие изделия очень быстро воспламеняются и плохо тушатся. Отдавайте предпочтение изделиям из хлопка или шерсти.

Если вас интересует, где можно взять эти защитные приспособления, не волнуйтесь. Скорее всего, там же, где вы найдёте щипцы под тигли и другое оборудование для плавки металлов. Там же можно приобрести защитные очки, маску для лица или респиратор со специальным фильтром. Эти приспособления помогут обезопасить лицо, глаза и лёгкие от вредного воздействия испарений шлаков, исходящих от расплавленного металла.