График плавления меди: Решение на Задание 1, Параграф 14 из ГДЗ по Физике за 8 класс: Пёрышкин А.В.
alexxlab | 05.05.2023 | 0 | Разное
Как производится плавление меди
Одним из красивейших при декорировании материалом является медь. Однако осуществить плавление меди в мастерской довольно проблематично. Поэтому люди придумывают различные ухищрения и способы, чтоб осуществить плавление меди дома. Это связано с тем, что медь очень «благородно» смотрится, ее благородный внешний вид украсит любую поделку. Например, медные детали прекрасно украсят рукоятки ножей (охотничьих, так и бытовых), шкатулки, зажигалки, брелоки, дамские сумочки и кошельки и т.д. Однако, при изготовлении таких поделок дома, человек сталкивается с целым рядом проблем: начиная от вопроса «где достать металл?», заканчивая вопросом «как его расплавить?» и «как придать нужную форму элементу?». Где найти медь в быту, как осуществить плавление меди в бытовых условиях и как приготовить формы для заливки детали, будет рассказано ниже.
Медь: где ее достать
Все помнят из школьного курса химии то, что медь это 11 элемент таблицы Менделеева, с температурой плавления порядка 1083,5 градусов Цельсия.
Общая схема выплавки меди.
Медь может находиться в электронике и электротехнических изделиях. Из меди изготавливают провода и кабели, обмотки для трансформаторов и электрических машин (электродвигателей и электрогенераторов), небольшое количество металла содержится в печатных платах.
Другие бытовые изделия – это радиаторы и нагреватели. В продаже имеются полотенцесушители, трубы, радиаторы (в том числе и автомобильные), которые выполнены из чистой меди. Их достаточно легко определить по желтому (специфическому) цвету материала и массе (медь довольно тяжела).
В продаже (на барахолках или в магазинах) можно встретить медные дверные ручки, столовые приборы, различные поделки и, естественно, монеты, гильзы от артиллерийских снарядов и от стрелкового оружия.
При этом количество металла в тех или иных элементах бывает недостаточно, поэтому многие люди смешивают металл из одного изделия с другим. Однако это неправильно, поскольку столовая медь является очищенной, а электротехническая или металл из труб токсичен, и не годиться для приготовления пищи (если конечное изделие планируется использовать на кухне).
График температуры плавления меди.
Другим вариантом получения меди является использование сплавов меди, таких как латунь или бронза. Так, латунью называют сплав меди и цинка в соотношении примерно 5 к 8 (на 5 частей меди 8 частей цинка). Из латуни изготавливают широкий спектр изделий, связанных с водопроводом: краны, вентиля, патрубки и т.д. Латунь может использоваться в смесителях. Из латуни также делают метизы (гайки, шайбы, болты), манометрические трубки и т.
Бронзой называют сплав меди с оловом в соотношении 90% к 10%. Температура плавления бронзы составляет порядка 1000-1100 градусов Цельсия. В современном мире встретить изделия из бронзы довольно сложно, поскольку ее используют только для отливки украшений и элементов декора. Некоторые бронзовые сплавы применяются для изготовления смесителей.
Выплавить медь из деталей или из сплавов (латуни, бронзы) примерно одинаково по материальным затратам и по времени. Поэтому любая деталь, изготовленная из вышеперечисленных металлов годиться для плавки.
Вернуться к оглавлению
Организация рабочего места
Поскольку медь является тугоплавким металлом, то необходимо приобрести некоторое оборудование для ее плавления. Рассмотрим вариант плавки заготовки весом более 0,5 кг. Что для этого потребуется:
Цветовые характеристики сплавов меди.
- Первое, с чего следует начать – это постройка горна. Есть много способов построить горн своими руками. Его выкладывают из огнеупорных кирпичей полностью. При этом не следует гнаться за большим объемом плавильной камеры, для переплавки небольшого объема металла потребуется небольшой объем. Так объема в 0,5 кубометра хватить для переплавки 1 кг меди. Самый примитивный горн делается следующим образом: огнеупорными кирпичами (без раствора) складывается небольшая камера (для этого потребуется 25-30 кирпичей), в которую подводиться газ. При этом особое внимание стоит уделить системе подачи газа и горелке. Естественно, что такая конструкция не предназначена для большого количества плавок, однако на 2-3 плавки.
- Муфельная печь. Ею обзаводятся, если лень строить горн. Ее можно свободно приобрести у специализированных фирм. Для малого объема плавки в продаже имеются лабораторные муфельные печи. Стоит отметить, что приобрести готовую муфельную печь менее трудозатратно и не сильно дорого по сравнению с горном.
Так стоимость материалов для самостоятельного строительства горна может составлять 70% от стоимости готового изделия. - Далее следует тигель и щипцы к нему. Тиглем называют емкость из тугоплавкого материала, в которой переноситься и плавиться металл. Тигель и щипцы для него рекомендуется купить (их свободно продают для лабораторных нужд).
- Бытовой пылесос или компрессор – для нагнетания воздуха в горн и печь. Реконструкторы могут построить кузнечные меха.
- Формы для заливки изделий. Их часто изготавливают (вырезают) из дерева или камня. Форма должна быть идентична желаемой детали.
- Крюк из стали. Подбирается по диаметру тигля. Крюк должен быть немного меньше диаметра.
- Расходные материала. Сюда относится топливо: дрова, кокс и газ.
Так стоимость материалов для самостоятельного строительства горна может составлять 70% от стоимости готового изделия.Вернуться к оглавлению
Как производится плавка
После того, как все необходимое построено, собрано и проверено на работоспособность, можно осуществить плавление меди.
Сначала внутрь тигля укладываются детали и элементы, которые идут на переплавку.
После чего тигель помещается внутрь муфельной печи. Далее задается необходимая температура плавки. При этом важно постоянно контролировать металл, чтобы он не сгорел и не выгорел. Для наблюдения в печи имеется смотровое окошко. При этом стоит помнить, что на поверхности металла может образовываться пленка окиси.
Когда температура в печи достигла выставленного значения, дверь печи открывают и при помощи щипцов достают тигель.
Плавка меди в тигле.
Далее следует отодвинуть окисную пленку стальной проволокой, после чего выливают расплавленную медь внутрь стоящей рядом формы. Важно, чтобы форма находилась недалеко от печи, чтобы не дать застыть металлу в процессе переноски. После заливки металлу дают время, чтобы остыть, после чего извлекают готовое изделие. Плавки с использованием муфельной печи очень удобны, требуют минимум вмешательства человека.
В случае, если печь отсутствует, медные детали можно переплавить в горне. Здесь в качестве топлива можно использовать древесные угли, каменные угли, кокс и другие виды топлива.
Перед плавкой тигель с металлом устанавливается на слой угля и обкладывается углем. К горну приставляется компрессорная установка для нагнетания воздуха внутрь. В качестве компрессора отлично подойдут бытовые пылесосы, которые работают на выдув. Далее топливо поджигается, и запускается компрессорная установка. Главное отличие плавки в горне от муфельной печи заключается в постоянном участии в процессе плавки (топливо добавить, увеличить напор воздуха и т.д.). При этом стоит постоянно контролировать плавление металла. После того, как медь расплавилась, тигель вынимают щипцами, и металл заливают в форму.
Если объем меди для переплавки небольшой, то можно воспользоваться автогеном. Для этого струю пламени направляют от днища тигля вверх. При этом необходимо защитить металл от чрезмерного окисления. Для этого поверхность металла в тигле присыпают древесным углем (растолченным в пыль). После расплавления металла его также заливают в форму.Небольшие детали из сплавов меди (латунь и бронза) могут быть расплавлены на паяльной лампе.
Вернуться к оглавлению
Заключение по теме
Если планируется регулярно осуществлять плавку меди, то настоятельно рекомендуется построить горн или купить муфельную печь.
Какова температура плавления и технология литья меди и ее сплавов?
Температура плавления латуни, бронзы и меди примерно одинаковая. Во всяком случае значения этой характеристики для всех трех данных цветных металлов находятся в одном узком диапазоне температур. Это обусловлено тем, что бронза и латунь являются сплавами меди, свойства которой в значительной степени влияют на их физические характеристики.
1 Расшифровка термина для чистых веществ и металлов
Для твердых кристаллических материалов, к коим относятся и металлы, состоящие из чистого (без примесей) вещества, температурой плавления является такой показатель их нагревания, при котором они переходят в другое состояние – жидкое. Причем при этой же температуре чистые вещества (металлы) и застывают.
Температура плавления
Вообще, по достижении температуры плавления чистое вещество сначала все еще остается твердым. Если продолжить нагрев, то оно станет жидким. Но температура вещества не будет повышаться (меняться) до тех пор, пока оно все полностью не расплавится в рассматриваемой системе (изделии, теле). А когда расплавленное вещество остывает до температуры кристаллизации (плавления), то оно сначала все еще остается жидким. И только если начать дополнительное отведение от него тепла, тогда оно станет переходить в кристаллическое твердое состояние (застывать). Но температура вещества, опять же, не будет меняться (понижаться), пока оно полностью не затвердеет.
2 Особенности расплавления смесей и марок меди
У смесей веществ (в том числе и у различных сплавов металлов) нет температуры плавления/кристаллизации. Они совершают переход из одного состояния в другое (из твердого в жидкое и обратно) в некотором определенном интервале степени своего нагрева, граничные значения диапазона которого имеют соответствующее название. Температуру, при которой смеси веществ и сплавы металлов начинают переходить в жидкую фазу (или полностью затвердевают), называют “точкой солидуса”. Степень нагрева, при котором происходит полное расплавление (или начинается кристаллизация при остывании), называют “точкой ликвидуса”. Но в обиходе чаще говорят: температура солидуса и ликвидуса.
Точно замерить эти температуры как для смесей веществ, так и для сплавов металлов невозможно. Их определяют по специальным расчетным методикам, в которых учитывается точное процентное соотношение в смеси каждого элемента и ряд других параметров.
То есть относительно рассматриваемых металлов можно сделать следующие выводы. Температура плавления есть только у меди. Причем, только у чистой. У всех остальных металлов (латуни, бронзы и различных марок меди) ее нет, а есть температуры солидус и ликвидус. Для латуни и бронзы это так, потому что они являются сплавами меди, в которых в зависимости от марки добавлены различные легирующие добавки (другие металлы или иные вещества) и еще есть какие-то примеси. А производимые металлургической промышленностью для различных нужд марки меди имеют такие характеристики плавления, так как они тоже производятся легированными и с примесями. Чистую медь изготавливать нецелесообразно, и она уступает по своим характеристикам, требуемым для народного и промышленного ее использования, свойствам выпускаемых из нее марок.
Температура плавления металлов
Очевидно, что величина температуры ликвидус рассматриваемых металлов будет зависеть от их химического состава.
В первую очередь от процентного содержания меди, так как ее в них всегда больше 50 %. И, соответственно, точка ликвидус марок этих металлов будет тем ближе к температуре плавления самой меди, чем ее больше в сплаве. А легирующие металлы или другие вещества и примеси, в зависимости от своего процентного содержания и температуры плавления, будут вносить соответствующую корректировку в сторону понижения либо повышения точки ликвидус у марок меди, бронзы и латуни. Понижать, если своя температура плавления ниже, чем у меди, и повышать, когда выше.
Так, ознакомившись, какие виды и марки бронзы производят, можно самому догадаться, в какую сторону будет отличаться у них точка ликвидус от температуры плавления чистой меди. Сам состав бронзы подскажет его влияние на эту и другие характеристики данного сплава. А ознакомление с составом латуни даст возможность судить об отклонениях ее точки ликвидус от температуры плавления меди. С марками меди то же самое, но влияние легирующих добавок и примесей на их точку ликвидус будет рассмотрено отдельно ниже.
3 Какова температура плавления меди, латуни и бронзы?
Температура плавления чистой меди – 1084,5 °C. А выпускаемые марки меди содержат ничтожно малое по отношению к самому этому металлу количество других веществ. Такое, что даже легирующие элементы, как, например, серебро и никель, наравне с прочими “случайными” веществами, относят в составе марок меди к примесям. Самого этого металла – от 99,93 до 99,99 %. И поэтому точки солидус и ликвидус выпускаемых марок меди очень близки к температуре плавления самого этого металла. Температуры полного расплавления в зависимости от марки: меди – 1083–1084 °C, латуни – 880–1050 °C, а бронзы – 900–1140 °C.
Изделия из меди
Температурные характеристики латуни главным образом зависят от содержания меди и гораздо менее тугоплавкого цинка, являющегося в латунных сплавах основным легирующим элементом. А относительно бронзы следует отметить, что ее так называемые оловянные марки, с легированием оловом, полностью плавятся при температуре 900–950 °C, а не содержащие этот металл, безоловянные – при 950–1140 °C.
4 Можно ли в кустарных условиях расплавить и отлить металлы?
Прям совсем уж в домашних условиях плавить эти металлы, да еще потом и отливать из них какие-то заготовки, а тем более изделия, не получится. Надо будет сначала предварительно соответствующим образом подготовить подходящее помещение, обзавестись необходимым оборудованием и инструментом или смастерить самому что-то из требуемого для плавки и литья оснащения. И, разумеется, желательно поточнее выяснить характеристики сплава, с которым предполагается работать. А именно, его состав и температуру ликвидус.
Плавление в домашних условиях
А какие именно необходимо создать условия для работы, подготовить оборудование, оснащение и инструменты, а также технология плавки и литья перечислены и описаны в одной из публикаций сайта. Это статья: “температура и технология плавления в домашних условиях бронзы”. Так как у этого сплава и у марок меди с латунью точки ликвидус близки по своим значениям, а другие свойства, влияющие на процессы плавки и литья, относительно сопоставимы, то и вся технология в кустарных условий для этих металлов идентична.
То есть для меди и латуни можно воспользоваться инструкциями-рекомендациями по плавке бронзы из этой статьи.
Основные типы медеплавильных печей для Foundry-Cooldo
Основные типы медеплавильных печей и их различия требуемых сплавов путем шлакования, рафинирования и других операций. Выбор печи для плавки меди в основном основывается на двух параметрах: 1: Металлолом (медь, бронза, латунь) 2: Конечная продукция.Обычно мы принимаем сырье, такое как медь, латунный сплав, и после плавки мы отливаем конечный продукт в медные стержни, слитки, прутки, электронные изделия и т. д.
Здесь мы поясним разницу между различными типами плавки меди. Машина на рынке
Классификация по тепловой энергии
По типу тепловой энергии медеплавильные печи можно разделить на три категории:
1: Топливо с подогревом — природный газ, сжиженный нефтяной газ, газ, дизельное топливо, мазут.
Эти источники топлива вырабатывают тепловую энергию за счет сжигания топлива, которое нагревает печь.
2: Электрический нагрев: вырабатывает тепловую энергию, электризуя блок резисторов для нагрева металлов. Этот метод обычно используется в печах для плавки меди с кремниевым углеродным стержнем.
3: Индукционный нагрев: основан на принципе электромагнитного индукционного нагрева, при котором переменный ток создает магнитное поле и нагревает печь с помощью индукционного тока.
See the following chart:
| Gas Fired Copper Melting furnace | I nduction Copper плавильная печь | кремний C углерод пруток Медь плавильная печь | |
| Принцип нагрева | природный газ, сжиженный нефтяной газ, газ, дизельное топливо, мазут и кокс. | electromagnetic induction | high-temperature silicon carbide rod |
| Maximum temperature | 1350C | 1700C | 1350C |
| Heating time | 2.5 h | 40mins- 1 h | 3 часа |
| Преимущества | Не требуется электричество; Подходит для некоторых клиентов с проблемами электроснабжения | Высокая скорость плавления; Высокая эффективность, круглосуточная непрерывная работа | Просто и удобно; Нет необходимости в электричестве и газе; Можно использовать сразу после установки |
| Недостатки | Клиенты должны предоставить источники природного газа | Потребляемая мощность выше | Скорость плавления не такая высокая |
Далее мы подробнее остановимся на преимуществах и недостатках различных плавильных печей.
MF( Medium F requency ) Induction M elting F urnace :
MF Медь Индукционная плавильная печь;
Диапазон мощности: 80~2500кВт;
Основное назначение: плавка Лом меди, латуни, бронзовых металлических материалов;
Мощность плавки: 0,05–5 т;
Преимущество:
1: Высокая эффективность при плавке; значительная экономия электроэнергии; компактная структура и сильная перегрузочная способность.
2: намного меньше дыма и пыли, что создает лучшую рабочую среду
3: простой рабочий процесс в сочетании с надежной плавкой
4: Равномерный состав металла и легирование
5: Температура плавления быстро растет, а также легко контролировать
6: Эти печи имеют высокий коэффициент использования и легко заменяемые детали.
7: Экранирующая утечка магнитного ярма длинной дуги; Уменьшение внешнего сопротивления магнето; Рассеяние магнитного потока на обоих концах экранированной катушки, а также поперечное сечение ярма представляют собой бесшовную и компактную внутреннюю стенку дуги, увеличивающую эффективное магнитное поле. область проводимости и обеспечивает лучшую поддержку нижнего кольца: уникальная катушка положительного и отрицательного вращения значительно повышает эффективность системы
I NDUSURIAL G AS FID FULTION Urnace
.
), так как топливо намного экономичнее и экологичнее.Общая конструкция газовой плавильной печи такова, что корпус сварен из прочной стали 20Г. Внутренняя часть имеет огнеупорный и теплоизоляционный слой. В корпусе печи установлена промышленная горелка, которая может сжигать металл и плавить цветной металл с высокой скоростью плавления, а также дополнительно оборудованы вентиляторы, запорная арматура для газа. Газовая медеплавильная печь обычно включает в себя шахтную вагранку, вращающийся нагреватель (или конвертер), отражательную печь и т. д., которые в основном используются для производства медных опор. но этот тип печи для плавки металла, работающей на газу, обычно требует более высоких требований к сырью
Газовая медеплавильная печь : газовая (топливная) тигельная плавильная печь может использоваться для плавки, литья и горячего покрытия цветных металлов, таких как алюминий, цинк, серебро, свинец, олово , и медь.
Преимущество;
1: Использование природного газа (легкого дизельного топлива) в качестве топлива является чистым и безопасным, что помогает содержать мастерскую в порядке, чистоте и легко управлять.
2:Высокая тепловая эффективность и низкие эксплуатационные расходы. По сравнению с электронагревательными тигельными печами их плавильная мощность и КПД выше. Энергопотребление низкое, что полностью исключает затраты на замену электронагревателя.
3: В газовых плавильных печах Cooldo используется импортная горелка известной международной марки для полного сжигания дизельного топлива. Выбросы выхлопных газов полностью свободны от загрязнения. Конструкция с несколькими каналами теплового потока позволяет полностью использовать энергию, вырабатываемую горелкой, что значительно повышает эффективность тепловой работы (не уверен, что это означает), что приводит к значительной экономии энергии.
4:Они особенно подходят для использования в условиях низкой доступности электроэнергии.
Потребляемая мощность одной печи составляет всего 180 ~ 300 ВА, поэтому нет необходимости беспокоиться об увеличении мощности для наращивания производства.
5:Cooldo Запатентованная газовая плавильная печь для металла превращает высокотемпературные выхлопные газы, выходящие из печи, в высокотемпературную завесу с горячим воздухом. Это поможет нагреть и предварительно нагреть расплав, сократив время плавки и повысив эффективность работы. Благодаря двойному контролю температуры он может автоматически регулировать температуру, автоматическое плавление, автоматическую теплоизоляцию, а также может проводить определение температуры расплавленного металла на месте. В нижней части печи имеется защитная дверца. В маловероятном случае аварии в тигле прозвучит сигнал тревоги, давая оператору время принять соответствующие меры и свести к минимуму любые потенциальные потери. Крупносерийное и длительное непрерывное производство значительно улучшит производительность этих плавильных печей, что обеспечит более высокие экономические показатели, чем кокс и уголь.
Плавильная печь с кремниево-углеродными стержнями:
Промышленные плавильные печи сопротивления — это промышленные печи, в которых электрический ток используется для нагрева электрического нагревательного элемента, тем самым нагревая заготовку или материал. Это нагревательные печи, которые используют ток для выработки тепловой энергии через резистивный материал.
В машиностроении печи сопротивления используются для нагрева металла до ковки; термическая обработка; пайка; агломерат порошковой металлургии; обжиг и отжиг стеклокерамики; расплав металла с низкой температурой плавления; сушка песка и малярной пленки и др.
Как правило, электрические печи выбирают нагревательный элемент на основе различных рабочих температур, которые вам требуются. Обычно температура печи с железо-хромовой алюминиевой проволокой достигает температуры менее 1200 градусов, а электрическая печь из стержня из карбида кремния может быть используется примерно до 1400 градусов.