Зашто је важна тачка топљења црвеног бакра
Црвени бакар, трговачки назив за бакар високе{0}}чистоће, користи се за сабирнице, жице и каблове, кровове, посуђе и машинске компоненте због своје изузетне електричне и топлотне проводљивости и пластичности. Познавање тачног места где метал прелази из чврстог у течни одређује избор пећи и лончића, температуру изливања и брзину хлађења при ливењу, и поставља радни прозор за заваривање, лемљење и топлотну обраду. Овај водич прикупља податке о топљењу црвеног бакра, објашњава како чистоћа и легирање мењају опсег топљења и пореди бакар са другим уобичајеним металима.
Тачка топљења је температура на којој се супстанца претвара из чврстог у течно под назначеним притиском. За чист метал као што је црвени бакар та промена се дешава на једној температури, а прихваћена вредност за бакар је 1084,6 степени при стандардном атмосферском притиску, обично заокружена на 1084 степена или цитирана као 1984 степена Ф. Комерцијална литература понекад цитира 1083 степена, а мешањем података од 1083 степена се избегава конфузија од 1083 степена; за контролу процеса боље је радити доследно са приближно 1084 степена (1984 степен Ф).
Легура се понаша другачије. Почиње да се топи на солидусу и потпуно је течан само на ликвидусу, а интервал између њих је опсег смрзавања. Због тога се месинг или бакар-никл описују опсегом топљења, а не једном тачком топљења, док се црвени бакар, будући да је у суштини нелегиран, топи на једној температури.
Тачка топљења уобичајених класа црвеног бакра
Црвени бакар се рафинише на више од 99,9% бакра, а стандардни разреди се разликују углавном у садржају кисеоника и заосталих нечистоћа, а не у понашању при топљењу. Пошто се укључени додаци мере у промилима, температура топљења свих ових класа је ефективно иста.
| Оцена | Типична композиција | Тачка топљења | Типична употреба |
|---|---|---|---|
| T1 | Бакар{0}}без кисеоника, Цу око 99,95% минимум | 1084 степена (1984 степена Ф) | Висока{0}}жица, кабл, проводни завртњи и кућишта |
| T2 | Електролитички жилав бакар, Цу око 99,90% минимум | 1084 степена (1984 степена Ф) | Електричне, грађевинске и механичке компоненте, заварени и лемљени склопови |
| T3 | Бакар са малом количином заосталих нечистоћа, Цу око 99,70% минимум | 1084 степена (1984 степена Ф) | Општи проводљиви и{0}}делови отпорни на корозију |
| ТУ1 | Бакар{0}}без кисеоника, Цу око 99,97% минимум | 1084 степена (1984 степена Ф) | Рад на кабловима и радијаторима где кисеоник мора бити минимизиран |
| ТУ2 | Бакар{0}}без кисеоника, Цу око 99,95% минимум | 1084 степена (1984 степена Ф) | Компоненте које захтевају високу електричну и топлотну проводљивост |
| ТП1 | Фосфор{0}}деоксидисани бакар, П око 0,005-0,012% | 1084 степена (1984 степена Ф) | Жице за заваривање, каблови и лемљени склопови |
| ТП2 | Фосфор{0}}деоксидисани бакар, П око 0,013-0,050% | 1084 степена (1984 степена Ф) | Дужност цеви и заваривања где је деоксидација неопходна |
Фосфор је једини додатак са мерљивим ефектом на очвршћавање. Пошто је снажан деоксидизатор, ТП1 и ТП2 остају здрави током заваривања и лемљења, а уски опсег топљења који фосфор уводи је пре корист него недостатак у тим процесима. Ознаке разреда прате кинески систем производа од бакра, у којем слово Т означава чист бакар, У означава бакар без кисеоника-бакар, а П означава бакар деоксидисан фосфором{5}}.
Фактори који мењају понашање топљења
Легирајући елементи: никл, цинк и калај значајно снижавају солидус, а чак и неколико десетина процента проширује опсег смрзавања.
Преостали елементи и елементи нечистоћа: сумпор, олово и бизмут су практично нерастворљиви у бакру и могу да смање опсег топљења и да изазову врућу краткоћу током топлог рада.
Садржај кисеоника: бакар чврстог корака носи 0,02-0,04% кисеоника као оксид бакра, који не мења тачку топљења, али реагује са водоником у редукционој атмосфери да изазове порозност паре, тако да класе које садрже кисеоник- нису погодне за склопове пећи које садрже водоник у атмосфери са редукованим гасом.
Притисак: тачка топљења бакра расте са притиском, али померање постаје значајно само при притисцима који су далеко већи од оних који се користе у ливачкој пракси.
Услови мерења: чистоћа узорка, калибрација термоелемента и атмосфера у пећи могу померити измерену вредност за неколико степени, због чега се за комерцијални рад наводи опсег толеранције, а не једна цифра.
Практична пракса топљења и ливења
Црвени бакар мора бити загрејан изнад тачке топљења пре него што постане потпуно течан, а у производњи се задржава маргина тако да растоп достигне потребну температуру изливања уз задржавање течности. Користе се отпорне пећи, индукционе пећи и гасне пећи; индукционо топљење је пожељније тамо где је важна блиска контрола температуре и ниско прикупљање гаса, док гасне пећи остају уобичајене за веће топљење.
Три контроле одлучују о квалитету талине бакра. Прво, температура пећи и брзина грејања морају бити регулисани како би се избегло прегревање, што повећава апсорпцију гаса и губитке оксидације. Друго, растопину треба заштитити одговарајућим поклопцем или контролисаном атмосфером, јер бакар лако оксидира на температури изливања. Треће, опрема за топљење и изливање треба да буде обложена и очишћена тако да контаминација гвожђем, сумпором или оловом од претходних топлота не уђе у растоп, пошто ти елементи деградирају и проводљивост и топлоту дуктилност.
Поређење са другим металима и упутства за примену
| Метал | Тачка топљења |
|---|---|
| Тин | 232 степена |
| Олово | 327 степени |
| Цинк | 419 степени |
| Алуминијум | 660 степени |
| Сребро | 962 степена |
| Злато | 1064 степен |
| Црвени бакар | 1084 степен |
| Никл | 1455 степени |
| Гвожђе | 1538 степен |
Бакар се топи изнад сребра и злата, али знатно испод никла и гвожђа, што је основа његове употребе у лемљеним и залемљеним склоповима: сребрни{0}}пунилац са лежајем или лем на бази калаја{1}}може да се истопи на споју док сам бакар остаје чврст. Легуре бакра, као што су месинг и бакар-никл, топе се испод тачке топљења црвеног бакра, а њихов опсег смрзавања је постављен додавањем легуре.
Како Мелтинг Дата води апликацију
У машинској обради, тачка топљења фиксира плафон температуре за суво сечење и избор стратегије хлађења, и објашњава зашто бакар захтева већу брзину резања и оштрију ивицу од челика. Код заваривања и лемљења, он дефинише међупролазну температуру која одржава ниску дисторзију док се спој формира. Код топљења и континуалног ливења, он омогућава прегревање на располагању, и то је разлог зашто се бакар лива кроз калупе хлађене водом-и са графитним или ватросталним облогама које толеришу високе термичке градијенте. Корисници високих{4}}корисника такође треба да имају на уму да иако бакар изузетно добро проводи топлоту и прилично добро се одупире оксидацији, његова снага и тврдоћа стално падају како температура расте, тако да је компонентама дизајнираним за топлоту обично потребна или дисперзија{5}}појачана класа или промена пресека.
Често постављана питања
П: Која је тачка топљења црвеног бакра?
Чисти црвени бакар се топи на око 1084 степена (1984 степена Ф) при стандардном атмосферском притиску. Вредност 1084,6 степени је прихваћена референтна цифра, а старија цифра од 1083 степена која се још увек појављује у неким каталозима одражава заокруживање и рано мерење, а не другачији материјал.
П: Да ли типови Т1, Т2, ТУ2 и ТП2 имају различите тачке топљења?
Не. Њихови додаци се мере у промилима, тако да је температура топљења практично иста, око 1084 степена. Избор степена је вођен садржајем кисеоника, проводљивости и захтевима производње, а не понашањем при топљењу.
П: Да ли се легуре бакра топе на нижој температури од црвеног бакра?
Генерално да. Додавање цинка, калаја или никла смањује солидус и ствара опсег топљења уместо једне тачке топљења, тако да месинг и бакар-никл почињу да се топе испод тачке топљења чистог бакра.
П: Зашто је тачка топљења важна за ливење и заваривање?
Одређује задату тачку пећи, прегрејаност изливања, температуру предгревања и међупролаза и брзину хлађења. Радом на константној вредности топљења избегава се прегревање, прекомерна оксидација и дефекти скупљања.
П: Да ли притисак мења тачку топљења бакра?
Тачка топљења расте са притиском, али ефекат је занемарљив при притисцима који се користе у ливници и пракси термичке обраде и постаје мерљив само у екстремним условима.
П: Која је разлика између-без кисеоника и бакра са чврстим кораком?
Врсте без кисеоника-, као што су Т1 и ТУ2, садрже веома мало кисеоника, док бакар чврстог корака, као што је Т2, носи 0,02-0,04% кисеоника у виду бакарног оксида. Тачка топљења је непромењена, али бакар са чврстим кораком може да развије парну порозност у редукујућим атмосферама, тако да су за лемљене и заварене склопове одређене врсте без кисеоника- или деоксидоване фосфором.
