Применение и свойства бронзы БрАЖ9-4 и БрА9Ж3Л
Бронза марки БрАЖ9-4 и бронза БрА9ЖЗЛ изготавливается из медного сплава, содержащего присадки алюминия и до 2-4% примесей железа. Химический состав регулируется двумя ГОСТами:
- ГОСТ 18175-78 на безоловянные бронзы, обрабатываемые давлением
- ГОСТ 493-79 на бронзы безоловянные литейные
Сравнение химического состава бронзы БрАЖ9-4 (ГОСТ 18175-78) и БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79)
| Fe | Si | Mn | P | Al | Cu | Pb | Zn | Sn | Примесей |
| 2 - 4 | до 0.1 | до 0.5 | до 0.01 | 8 - 10 | 84.3 - 90 | до 0.01 | до 1 | до 0.1 | всего 1.7 |
| Fe | Si | Mn | Ni | P | Al | Cu | As | Pb | Zn | Sb | Sn | Примесей |
| 2 - 4 | до; 0.2 | до 0.5 | до 1 | до 0.1 | 8 - 10.5 | 82.8 - 90 | до 0.05 | до 0.1 | до 1 | до 0.05 | до 0.2 | всего 2.7 |
Химический состав БрАЖ по ГОСТ613-79 и ГОСТ1875-78 в сертификатах на бронзовые прутки
Как видим из приведённых таблиц процент железа (Fe) в сплаве может быть от 2 до 4. Соответственно составители ГОСТа на литейные бронзы взяли среднее значение процентного содержания железа, а составители ГОСТа на бронзу, обрабатываемую давлением - верхнее значение. Сравните, также с химсоставом очень похожей и взаимозаменяемой с рассматриваемыми бронзы марки БрАЖМЦ (химсостав и св-ва БрАЖМц 10-3-1,5) для удобства приведённом на отдельной страницце.
Отличие БрАЖ9-4 и БрАЖ9-3 (или БрА9Ж3Л, БрА9ЖЗЛ) в долях процента на примесные элементы, а фактически - только в способе производства (прокат или литьё). Определить как маркировался сплав из которого изготовлена деталь по химическому составу практически невозможно. Круглые прутки больших диаметров всегда производятся из слитков, а марка бронзы указывается БрАЖ9-4.
Цифры 9, 4 и 3 в маркировке бронз указывают процент А - алюминия и Ж - железа, соответственно.Остальная часть сплава приходится на долю меди, но по действующим стандартам ГОСТ 493-79 и ГОСТ 18175 в нем допускается незначительное содержание других примесей.
Свойства БрАЖ 9-4 и БрА9ЖЗЛ
| Температура | E 10- 5 - Модуль упругости первого рода | a 10 6 - Коэффициент температурного расширения | l - Коэффициент теплопроводности | r - Плотность | C - Удельная теплоемкость | R 10 9 - Удельное электрическое сопротивление |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 1.2 | 16 | 58.6 | 7600 | 110 |
| 20 | 1.16 | 58 | 7500 | 120 | ||
| 100 | 16.2 | 423 |
Из сравнения физических свойств мы видим, что эти марки бронзы - фактически абсолютно взаимозаменяемы.
Механические свойства БрАЖ при Т=20oС
| Сортамент | sв - Предел кратковременной прочности | d5 - Относительное удлинение при разрыве |
| - | МПа | % |
| Пруток прессованый , ГОСТ 1628-78 | 540 | 15 |
| Сплав мягкий | 400-500 | 35-45 |
| Сплав твердый | 500-700 | 4-6 |
| Сортамент | sв - Предел кратковременной прочности | d5 - Относительное удлинение при разрыве |
| - | МПа | % |
| литье в кокиль, ГОСТ 493-79 | 490 | 12 |
| литье в песчаную форму, ГОСТ 493-79 | 392 | 10 |
| Твердость БрАЖ9-4 Пруток прессованный ГОСТ 1628-78 | HB 10-1= 110 - 180 МПа |
| Твердость БрАЖ9-4 Сплав мягкий | HB 10-1 100 - 120 МПа |
| БрАЖ9-4 Сплав твердый | HB 10-1= 160 - 200 МПа |
| Твердость БрА9Ж3Л литье в кокиль ГОСТ 493 | HB 10-1= 100 МПа |
| БрА9Ж3Л литье в песчаную форму ГОСТ 493 | HB 10-1= 100 МПа |
| Коэффициент трения со смазкой : | 0.004 |
| Коэффициент трения без смазки : | 0.18 |
| Коэффициент трения со смазкой : | 0.004 |
| Коэффициент трения без смазки : | 0.18 |
Использование БрАЖ 9-4 и БрА9Ж3Л
Заготовки и полуфабрикаты из алюминиевых бронз используются в автомобильной, тракторной, авиационной, приборостроительной, станкостроительной, оборонной, нефтяной и химической промышленности, так как алюминиевые сплавы обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами.
Бронзовые прутки БрАЖ9-4 изготовляются методом прессования и имеют диаметр 16-160 мм согласно ГОСТ 1628-78. Прутки БрАЖ9-4 применяется для изготовления деталей, подвергающихся трению и истиранию: клапаны, винты, кольца, поршневые колеса, клапаны насосов высокого давления. Востребована такая бронза и при изготовлении массивных деталей: ободьев, винтов, арматуры.
Области применения бронзы БРАЖ9-4
Благодаря своей доступности и отличным антифрикционным качествам, алюминиево-железистая бронза БРАЖ9-4 преимущественно применяется при изготовлении деталей, подвергающихся интенсивному трению и истиранию во время эксплуатации. В частности, из нее производят:
- крышки подшипников
- клапаны насосов высокого давления
- винты для торпедных катеров
- червячные колеса
- поршневые колеса
- контактные кольца
- направляющие и резьбовые втулки
- сухари муфт
- арматура
Бронзовые червячные колеса превосходно работают при средних скоростях скольжения – до 8 м/с. Их зубья обладают необходимой стойкостью к истиранию и заеданию, позволяя увеличивать срок службы червячных передач. Небольшие по габаритам червячные колеса изготавливают целиком из бронзы, а большие по диаметру делают сборными – бронзовый венец, насаженный на чугунную или стальную ступицу.
Не менее востребована алюминиево-железистая бронза БрАЖ9-4 при производстве массивных деталей – ободьев, втулок и гаек нажимных винтов. Их отливают в песчано-глинистые формы, что позволяет получать заготовки массой свыше 2 тонн и диаметром более 2 метров. Поскольку бронза БрАЖ9-4 отличается повышенной хрупкостью, отливки, которые в дальнейшем будут испытывать ударные нагрузки, подвергают полному отжигу. В результате этого снимается внутреннее напряжение сплава и увеличивается прочность готовых литых деталей.
Прутки из коррозионностойкой бронзы БрАЖ9-4 обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами. Добавление алюминия в бронзу БрАЖ9-4 позволяет получать высокопрочный и жаропрочный сплав с кавитационной и коррозионной устойчивостью. Прутки из бронзы БрАЖ9-4 изготавливаются прессованием. Буква А в названии БрАЖ9-4 означает, что в состав входит алюминий, а Ж – железо, цифр 9 и 4 показывают процент содержания этих легирующих компонентов соответственно.
Добавление алюминия дает возможность не использовать оловянные легирующие добавки, являющиеся дефицитными. При этом алюминиевые бронзы значительно легче по весу, дешевле, а эксплуатационные характеристики этого сплава заметно выше. За счет добавления в сплав алюминиевой бронзы железа, она становится менее пластичной, но более прочной.
Единственные недостаток алюминиевой бронзы – трудность пайки мягкими и твердыми припоями. При воздействии перегретым паром на БрАЖ9-4 устойчивость сплава также снижается. Для устранения этой особенности бронзы с алюминием в нее вводят другие добавки, а именно: свинец, никель, марганец и железо.
Бронза БраЖ9-4, обладающая повышенными антикоррозионными свойствами, идет на производство арматуры и различных изделий, которые СаНПиН разрешает использовать в пищевом производстве. В ее составе не содержится вредных примесей, плюс ко всему она великолепно противостоит различным агрессивным средам при нормальных и повышенных температурах.
Кроме этого, бронза БрАЖ9-4 востребована при изготовлении полуфабрикатов: прутков, труб, поковок. Готовые изделия отлично обрабатываются механическим способам – режутся и фрезеруются, позволяя получать износоустойчивые детали сложнейших форм.
Устойчивость сплава к коррозии позволяет использовать детали из алюминиевой бронзы в солёной морской воде, поэтому они нашли широкое применение в судостроении, а отличные антифрикционные свойства сплава позволяют использовать его вместо оловянных бронз, удешевляя стоимость деталей и, кстати говоря, их вес. Например, алюминиевые бронзы хорошо показывают себя в узлах трения различного технологического оборудования для нефтехимической промышленности.
Материал для подшипников скольжения
Бронза марки БрАЖ9-4 зарекомендовала себя как отличный материал для подшипников скольжения, которым предстоит работать на высоких скоростях и с высокими ударными нагрузками. Для подшипников используются круги и полые заготовки из алюминиевой бронзы.
Из бронзы марки БрАЖ9-4 изготавливают:
поковки, прессованные трубы, трубные заготовки и прутки;
гайки нажимных винтов, шестерни, втулки и седла клапанов для авиационной промышленности;
в машиностроении бронзу алюминиевую используют для изготовления отливок массивных деталей в землю.
Бронза марки БрА9Ж3Л используется для изготовления арматуры и антифрикционных деталей.