Для чего используют бронзу

Сфера и область применения бронзы. Где применяется бронза?

Бронза – это сплав, в честь которого названа целая эпоха. Он активно применяется во всевозможных отраслях промышленности и в быту благодаря ценным и уникальным свойствам. В декоративных сферах бронзе нет равных, так как бронзовыми скульптурами восхищается весь мир, а различные изделия из этого сплава украшают театры и дворцы.

Бронза – что это?

Сплав меди с оловом называют бронзой. Оловянный сплав может содержать и другие элементы (легирующие) в незначительном количестве – свинец, кремний, бериллий, фосфор, хром, алюминий. Эти примеси улучшают свойства бронзы, придают ей твердость, легкоплавкость и антифрикционные свойства.

Бывают и безоловянные сплавы, основным компонентом которых вместо олова выступает какой-то другой компонент. Такие сплавы ничем не хуже оловянных.

Свойства бронзы

К основным свойствам бронзы относят антикоррозийные, антифрикционные, твердость, плотность, а также стойкость к некоторым агрессивным средам. Как уже было сказано, легирующие компоненты влияют на свойства бронзы, чаще всего они их улучшают. Например, внесение в сплав алюминия придает бронзе прочности, химической стойкости, особенно к морской воде. Это и определяет её сферу применения. Свинец в бронзе повышает стойкость к нагрузкам и антифрикционные свойства, а бериллий делает бронзу особо твердой и пластичной.

Применение бронзы в промышленности

Бронза — очень востребованный материал и играет важную роль в таких отраслях промышленности как машиностроение, судостроение, металлургия, электротехника, химическая промышленность. Рассмотрим, как применяется бронза в данных отраслях более детально.

Оловянная бронза имеет очень низкую способность к усадке и поэтому её используют для производства многих деталей для оборудования и транспорта, например, пружин, втулок, подшипников скольжения. Более подробно о бронзовых подшипниках можно узнать в статье «Сферы и области применения подшипников».

Алюминиевая бронза имеет ниже стоимость, чем оловянная, но, несмотря на это, обладает высокой коррозийной устойчивостью, что позволяет применять этот сплав для производства химической аппаратуры и той, что используется в морской воде. Те виды бронзы, легирующие компоненты которых придают сплаву пластичности и упругости, применяют для создания прокладок машин, деталей для измерительной техники, зубчатых колес, шестерен.

Электротехника использует те сплавы, которые имеют высокую стойкость к коррозии и электропроводимость. Например, бериллиевая бронза позволяет получить детали для планшетов и мобильных устройств, а также пружинные контакты и интегральные схемы.

Бронзовое сантехническое оборудование обладает высокими коррозийными свойствами, которые не позволяют воде и сырости влиять на изделия. Помимо этого, такая сантехника долговечная, обладает высокими гигиеническими и эстетическими свойствами.

Применение бронзы в искусстве и в быту

Так как бронза долговечный, твердый, прочный материал, стойкий к неблагоприятным факторам внешней среды и коррозии, изделия из этого сплава можно встретить на улицах разных городов мира в виде фонарей, лавочек, скамеек, беседок и памятников. Плюс ко всему, бронза обладает высокими эстетическими свойствами (привлекательными желтыми или красными оттенками), за счет чего её используют для создания скульптур различных размеров, статуэток и сувениров.

Сплавы бронзы с алюминием имеет красивый золотистый цвет и поэтому из него создают разнообразные украшения – серьги, кольца, кулоны. Еще в Бронзовом веке данный сплав применялся для создания кухонной посуды (бокалов, кружек, тарелок, столовых приборов), но сейчас такие изделия используют в декоративных целях, для украшения интерьера, а также в качестве отличного подарка.

Бронза – это материал, который не утратит своей ценности никогда. Он поразил своей уникальностью древность и продолжает поражать современность.

Применение различных сплавов бронзы в быту и народном хозяйстве

Сплавы меди известны с самых древних времен и широко распространены и сейчас. За исключением составов, включающих цинк или никель, все остальные виды относят к бронзам. Существует их весьма внушительное количество, свойствами они обладают самыми разными, так что сфера их применения огромна. И данная статья расскажет вам о применении бронзы в машиностроении (автомобилестроении), промышленности, в строительстве, быту и иных областях.

Области применения бронзы

В древности значение меди сложно было переоценить. Этот сплав обладал прочностью, антикоррозийной стойкостью, долговечностью и прекрасной ковкостью, что делало его незаменимым при изготовлении посуды, утвари, оружия, произведений искусства, украшений и даже денег.

С появлением железа значение бронзы как стратегического вещества заметно уменьшилось, однако далеко не исчезло. А вот в сфере искусства ей по-прежнему нет равных.

Про литье из бронзы расскажет данное видео:

Декоративные сферы

• Сейчас бронза, в первую очередь, воспринимается как материал искусства. Крошечные статуэтки и огромные скульптуры, пережившие не века – тысячелетия, вот что такое бронза. Да и сейчас материал охотно используется его. Его ковкость, пластичность, превосходная цветовая гамма, стойкость к внешним факторам великолепны.
• Не менее популярны украшения, которые к предметам искусства как бы и не относятся, но составляют собой самую изысканную часть интерьера: кованые и литые бронзовые украшения перил, лестниц, карнизов и так далее, поразительны.
• Предметы обихода – подсвечники и светильники, письменные приборы и вешалки, рамы для зеркал и картин и подставки для обуви, в конец концов, даже бронзовая мебель, вернее говоря, декоративная часть такой мебели – все это, без сомнений, придает интерьеру изысканность и благородную роскошь.

Промышленные сферы

Не менее обширны области использования материала, не связанные с его декоративными качествами.

• Литейная оловянная бронза подлежит широкому применению при получении фасонных отливок самой сложной формы: бронза дает минимальную усадку, так что бронзовые детали – подшипники, шестерни, втулки, уплотнительные кольца и так далее, со временем не изменяются. А, так как бронза устойчива к действию соленой воды, из нее получают множество деталей механизмов, предназначенных для работ под водой.
• Деформируемые бронзы, то есть, пластичные при низкой температуре, используют для получения шестеренок, втулок и прокладок машин, работающих под высоким давлением. А высокая упругость сплава обуславливает применение в изготовлении пружин, частей контрольно-измерительной аппаратуры, токоведущих пружин и так далее.

• Бериллиевую бронзу отличает высокая упругость, повышенная стойкость к коррозии и электро- и теплопроводность, сравнимая с медью. Основная область применения – электротехника. Бериллиевая бронза находит свое применение при изготовлении интегральных схем, при производстве оптоволоконного оборудования, в разнообразных пружинных контактах и так далее. Сплав меди с бериллием позволяют получить детали самых миниатюрных размеров, так что без них не обходится ни один планшет, коммуникатор, мобильный телефон и так далее.
• Алюминиевая бронза известна своей стойкостью к коррозии и заметно меньшей стоимостью по сравнению с оловянной: алюминий намного дешевле в производстве, чем олово. Используют сплав так же, как оловянный: для разнообразного водоснабжающего оборудования, для машин, работающих во взрывоопасных условиях, для аппаратуры, эксплуатирующейся в коррозийных средах – морская вода, химическая лаборатория, и так далее. Кроме того, алюминиевая бронза имеет красивый золотистый цвет, поэтому подлежит применению при изготовлении элементов декора, а также бижутерии и даже монет.
• Кремниевые бронзы включают также никель и марганец. Их отличительная особенность – упругость, антифрикционные свойства, способность сохранять пластичность при низких температурах. Применение, по сути, тоже – подшипник, изготовление втулок из бронзы, измерительная аппаратура, но с учетом предназначения – для работы в северных широтах.

Про использование бронзы в строительстве читайте ниже.

Использование металла в строительстве

Бронза – неплохой конструкционный материал, хотя как раз в таком качестве в строительстве она не используется: слишком дорого стоит. Однако находит свое применение в тех деталях и предметах, где ее коррозийная стойкость и долговечность оказываются незаменимыми.

Сантехника

Сплав, используемый в таком виде – признак роскоши и богатства. И с утилитарной, и с декоративной точки зрения бронза, безусловно, хороша в этой сфере, но и стоимость такие предметы имеют внушительную.

• Гигиеничность – сплавы не имеют пор, а, значит, не накапливают грязь и не позволяют размножаться бактериям. А для умывальника или унитаза это весьма ценное качество.
• Коррозийная стойкость – на бронзу никакого влияния не оказывает ни горячая, ни холодная вода, ни сырость, ни бытовая химия. Ванные и умывальники можно подвергать любым дезинфицирующим процедурам.
• Теплопроводность – как правило, низкая тепло- и электропроводность металлического сплава является недостатком, но не в данном случае. Бронза проводит тепло намного хуже меди, а, значит, дольше ее удерживает. Это прекрасное качество для ванной.
• Долговечность – «брошенный» на произвол судьбы предмет из бронзы со временем покрывается патиной, которая предупреждает дальнейшую коррозию сплава. Так что бронзовая сантехника – это выбор на многие десятилетия.
• Декоративность – разные бронзовые сплавы имеют различные оттенки, как правило, желтые и красные. Цвет очень богатый, включает массу оттенков, а малейшая рельефность эту игру цвета только подчеркивает. Полированная бронза блистает как золото.

Не меньшей популярностью пользуется сантехника и фурнитура «под бронзу», покрытая тонким слоем сплава. Пользовательские характеристики ее ниже, однако декоративность вполне приличная.

Фитинги

Если бы не стоимость, из бронзы изготавливали бы все возможные узлы и разводки в системах горячего, да и холодного водоснабжения. На практике и бронза, и латунь используют только на самых ответственных участках. Причем они одинаково практичны и для систем отопления, и для питьевого водоснабжения.

А вот бронзовые фитинги самого разнообразного вида и резьбовые, и для капиллярной пайки, применяются очень широко.

• Особенно эффективны бронзовые детали при необходимости собрать в одну систему трубы из разных материалов. Бронза способна создавать на внутренней стороны трубы защиты катодный слой, тем самым не допуская появления электрохимической коррозии.
• Бронзовые фитинги отличаются чрезвычайной механической прочностью.
• Они очень устойчивы к перепадам температур и давления.
• Безразличны к действию хлора и озона, растворенного в воде.
• Подавляют активность бактерий, что очень ценно при подаче питьевой воды.

Про изготовление памятников, скульптур, бюстов, статуэток, мемориальных досок и иных фигур из бронзы читайте ниже.

Скульптуры и памятники

Бронза относит к твердым скульптурным материалам и к наиболее долговечным. Бронза по прочности и надежности не уступает камню, а чем-то даже превосходит, поскольку менее чувствительна к перепадам температур. Кроме того, материал обладает прекрасной коррозийной стойкостью и дает минимальную усадку, что позволяет воспроизвести в металле самое сложное изображение.

Из сплава изготавливают и самые крупные памятники и крошечные статуэтки, используемые для декорирования помещения. Обусловлено это техникой изготовления статуй – литьем.

• Первоначально заготовку готовку для скульптуры лепят из воска. Этот материал очень пластичен при нормальной температуре и позволяет воспроизвести самый микроскопический рельеф, вплоть до незаметных глазу шероховатостей кожи. Затем на заготовку наносят слой глины и вытапливают воск, получая таким образом готовую форму для литья. Ну а затем приходит черед бронзы.
• Для увеличения эффекта готовую скульптуру можно отполировать, увеличивая блеск и игру оттенков.

Из бронзы изготавливаются также памятные доски, эмблемы, барельефы, гербы и так далее. Это любимый материал садовой архитектуры: фонтаны, детали скамеек, беседок, ротонд, садовая скульптура и прочее из бронзы всегда прекрасны.

Об изготовлении трафаретов и иных изделий из бронзы как предметов быта читайте ниже.

Уникальные скульптуры из бронзы представлены в данном видео:

Предметы быта

Мало что так сочетается с классическими интерьерами как бронза. Матовая или блестящая, патинированная или позолоченная, она одинаково эффектна, благородна и изысканна. Даже в самом модном урбанистическом интерьере – хай-тек, лофт, техно, ей находится место.

• Фурнитура – накладные петли, декоративные замки, ручки самых невероятных форм. Фурнитура из бронзы красива и практична, поскольку эта красота совершенно точно не пострадает ни от сырости, ни от разлитого кофе, ни от пытливого интереса ребенка.
• Фурнитура в ванной – держатели для полотенец, краны, душевые лейки, штанги дли ширмы и многое другое. Если нет возможности установить бронзовую ванную на львиных ножках, элегантность помещению придадут бронзовые смесители.
• Предметы декора – изготовлению из бронзы подлежат пепельницы, конфетчицы, подставки любого вида и рода, светильники-торшеры и, конечно же, подсвечники – непременный аксессуар романтического вечера. Бронза с ее богатым цветом и текстурой, как никакой другой материал подчеркивает индивидуальность интерьера.

Использование бронзы требуется и при изготовлении более крупных предметов – картинной рамы, решетки для камина, напольной вешалки, подставки для ног и прочих необязательных, но изысканных вещиц, составляющих настоящее украшение комнаты.

• Бронзовая посуда используется сейчас намного реже. Однако бронзовый кубок, блюдо или ваза и сейчас могут стать изюминкой праздничного стола.
• Бронзовые украшения сегодня – признак очень нестандартного вкуса. Их редко можно встретить в обычной жизни, а жаль: их красота и изящество вполне сравнимы с ювелирными украшениями.
• Популярно и изготовление сувениров из алюминия, латуни и бронзы.

Бронзы – целая группа разнообразных и по большей части очень красивых сплавов. А потому применение их обусловлено не только техническими характеристиками, но и привлекательностью сплава.

Об использовании архитектурной бронзы поведает видео ниже:

Бронза — состав, свойства, применение

Состав бронзы

Бронза – это двойной или многокомпонентный сплав, состоящий из меди и других элементов, улучшающих основные свойства металла, кроме цинка. Такие элементы называются легирующими. В составе бронзы их более 2,5% по массе. В качестве легирующих компонентов применяются марганец, олово, бериллий, свинец, кремний, хром, фосфор, железо, алюминий и другие элементы. Маркируют сплавы сочетанием «Бр», буквами, которые обозначают основные легирующие компоненты и цифрами, указывающими их содержание. Например: БрО5 – оловянная бронза, БрА5 – алюминиевая бронза. Химический состав бронзовых сплавов и их марки определены соответствующими ГОСТ. Купить бронзу вы можете на нашем сайте.

Бронза на основе меди и олова – это один из наидревнейших сплавов, полученных человеком. В III тысячелетии до нашей эры в Месопотамии и Южном Иране появились изделия из бронзы. Все, необходимое для быта человека, в древности изготавливалось из этого сплава. Археологи обнаружили оружие (кинжалы, топоры, наконечники стрел, мечи), мебель и предметы интерьера (зеркала), а также посуду (кувшины, вазы, тарелки). Кроме того, из бронзы изготавливали монеты и всевозможные украшения. Около V-IV веков до нашей эры античные скульпторы Греции научились отливать крупные бронзовые статуи, кстати, эта технология актуальна и сегодня. В средние века бронза использовалась для производства пушек и артиллерийских снарядов. Издавна из этого сплава отливали колокола. Изменяя состав и размер отливки, мастера создавали колокола с удивительным звучанием.

Видео — изготовление бронзового колокола

Классификация бронзы

По химическому составу различают:

• Оловянные бронзы – это сплавы с основным легирующим компонентом оловом. Кроме олова, в качестве дополнительных компонентов могут присутствовать свинец, фосфор и цинк. С добавкой олова медь приобретает большую легкоплавкость, упругость, твёрдость. Следовательно, сплав лучше поддаётся полировке. Дополнительные компоненты улучшают механические, литейные, а также антифрикционные свойства.
• Безоловянные (специальные) бронзы – это сплавы, не содержащие, в качестве легирующего элемента, олова. Они не уступают по свойствам оловянным бронзам, а по некоторым даже превосходят их.

По технологическому признаку бронзы делятся на:

• Деформируемые – хорошо поддающиеся механической обработке: штамповке, рифлению, ковке. Содержание олова в них не более 6%, что обеспечивает необходимую пластичность. Из деформируемых оловянных бронз изготавливают листы, бронзовую проволоку, бронзовый пруток, бронзовую ленту.

• Литейные – предназначенные для фасонных отливок. Из литейных оловянных бронз делают различные детали для машин, работающих в соленой морской воде, вкладыши подшипников, шестерёнки.

Свойства бронзы

Если провести сравнение с латунью, то бронза характеризуется более высокой коррозионной стойкостью, прочностью и антифрикционными свойствами. Она довольно стойкая на воздухе, в соленой воде, углекислых растворах и растворах многих органических кислот. Большинство видов бронзы поддаётся сварке и пайке твёрдыми и мягкими припоями.

В зависимости от количества добавок цвет бронзы может быть от красного до белого. Рассмотрим, как легирующие элементы влияют на свойства бронзы. Олово, никель, кремний и алюминий увеличивают прочность, стойкость к коррозии, а также упругие свойства бронз. В сочетании со свинцом, цинком и фосфором повышаются и антифрикционные свойства. Никель и железо значительно измельчают зерно и увеличивают температуру рекристаллизации. Кремний и марганец увеличивают жаростойкость. Хром, цирконий и бериллий повышают жаропрочность сплавов и немного снижают электропроводность.

Давайте вкратце ознакомимся с наиболее часто используемыми видами бронзы.

• Бериллиевая бронза является лидером по показателю твёрдости среди других сплавов меди. В закалённом состоянии обладает хорошей пластичностью, технологичностью, а в состаренном состоянии – высокими механическими свойствами. Дополнительно повысить уровень механических свойств можно при помощи пластической деформации перед старением. Из бериллиевой бронзы изготавливают пружины, мембраны и инструменты.
• Алюминиевая бронза характеризуется высокой плотностью, устойчивостью к агрессивным факторам окружающей среды и химическим элементам, хорошей стойкостью к морской воде. Такой вид бронзы поддаётся обработке режущими инструментами. Из неё изготавливают ленты и полосы труб.
• Кремнецинковая бронза позволяет изготавливать изделия сложных форм, за счёт повышенной текучести в расплавленном состоянии. Такая бронза обладает высокой степенью сопротивления сжатия и не искрит при механических воздействиях.
• Свинцовистая бронза обладает отличными антифрикционными свойствами, хорошо противостоит ударным нагрузкам, а также отличается высокой прочностью и тугоплавкостью. Применяется она для сильно нагруженных подшипников.
• Оловянная бронза обладает всеми указанными выше свойствами и является наиболее широко применяемой в современной промышленности.

Получение

Бронзу получают путём сплавления меди и легирующих компонентов. Процесс происходит в электрических индукционных печах или в тигельных горнах. Шихта для плавки может состоять из свежих металлов, а также из отходов производства и вторичных металлов. Плавка проводится под слоем флюса или древесного угля.

В разогретую печь помещают необходимое количество угля или флюса, а затем загружают медь. После расплавления и нагрева меди до соответствующей температуры, расплав раскисляют фосфористой медью. Далее в расплав вводят подогретые легирующие элементы. В виде лигатур вводятся тугоплавкие легирующие элементы. Расплав перемешивают до растворения компонентов и нагревают до необходимой температуры. Перед разливкой расплав снова раскисляют фосфористой медью для устранения её окислов.

Бронза хорошо плавится и равномерно заполняет формы для слитков. Сплавы выпускают в виде слитков плоской и круглой формы. Слитки обрабатывают прокаткой или прессованием.

В результате получается широкий ассортимент металлопроката:

Применение бронзы

Бронза используется в современном машиностроении, ракетной технике, авиации, судостроении и других отраслях промышленности. Благодаря устойчивости к механическому истиранию и высокой коррозионной стойкости бронзовая продукция применяется для изготовления деталей машин и приборов, участвующих в подвижных узлах в процессе трения. Детали из бронзы требуют периодической замены, то есть являются расходными. Из безоловянных бронзовых сплавов изготавливают прокат для составляющих химических приборов, регулирующей арматуры отопительных систем и трубопроводов другого назначения.

Бронзу используют для литья скульптур и памятников, так как материал долговечен, не подвергается атмосферным влияниям и устойчив против механических повреждений. Изделия высокохудожественных форм в театрах, дворцах, залах (люстры, торшеры, канделябры) также изготавливаются из бронзы.

Видео — как делают бронзовые статуэтки

Бронза и ее применение в промышленности

По предположениям историков, впервые бронзу создали в III тысячелетии до нашей эры. Она стала первым сплавом в истории человечества, и когда-то ее использовали при создании посуды и произведений искусства, орудий труда и оружия. Сплавляя медь с оловом, древние кузнецы могли создать надежные и достаточно прочные вещи.

С распространением железа и стали бронза утратила свою роль. Но от нее не отказались полностью. В последние столетия бронзовые изделия используют в промышленности — при создании морских и воздушных судов, автомобилей и техники практически всех видов, в нефтегазовой сфере и других отраслях.

Бронза — металл на основе меди и легирующих элементов. Процент меди в составе — почти 97,5%. 2,5% — другие компоненты. Это могут быть олово, свинец, хром, алюминий. фосфор и многое другое. Так как бронза с оловом пользуется максимальной популярностью, все сплавы на основе меди условно делят на оловянные и безоловянные.

Преимущества бронзы

Свойства бронзы превосходят латунь и другие сплавы цветных металлов. Она имеет высокие:

• стойкость к коррозии;
• прочность;
• устойчивость к агрессивным средам (нефти и нефтепродуктам, кислотам и т.д.).

Точные характеристики сплава зависят от легирующего компонента, который добавили в медь. Например, олово и алюминий делают сплав прочнее, повышают его упругость. Свинец и фосфор обеспечивают антифрикционность. Железо повышают температуру рекристаллизации, хром увеличивает жаропрочность.

Виды бронзы и ее применение

От легирующего компонента зависит то, как поведет себя сплав в тех или иных условиях. Поэтому разные бронзы используют для разных целей. Например:

• Сплав с бериллием обладает максимально высокой твердостью, не уступая и качественной стали. Закаленное изделие из бронзы будет пластично. Такой сплав применяют при создании инструментов, пружин, мембран.
• Алюминий делает металл плотнее и устойчивее к агрессивным средам. Бронза такого типа идеально ведет себя в морской воде. Ее можно использовать для изготовления труб и лент.
• Кремний и цинк делают горячий сплав максимально жидким и текучим. Из него можно делать вещи сложных форм — а значит, и сувениры, и мелкие детали. Кроме того, сплав не искрит при соприкосновении с другими металлами, что важно в нефтегазовой сфере.
• Бронзу со свинцом сложно расплавить — этот сплав имеет высокую жаропрочность. Он отлично выдерживает высокую механическую нагрузку, удары, и из него изготавливают подшипники.
• Сплав с оловом универсален. Он обладает и прочностью, и стойкостью к агрессивной среде, из него можно изготовить изделие любой формы.

Самые популярные сплавы — на основе олова, цинка, марганца, алюминия — применяют в производстве втулок, подшипников, пружин, прутков, различных узлов, к которым предъявляют повышенные требования. Бронза не ржавеет и долго не изнашивается, и ее применяют там, где необходимы максимальная прочность и долговечность.

Сферы применения

Без применения бронзы не обойтись:

• В производстве автомобилей и железнодорожных составов.
• В машиностроении, при изготовлении станков, спецтехники, различного оборудования.
• В авиастроении: бронза легче стали и некоторых других металлов со сравнимой прочностью.
• В судостроении: бронзовые изделия не подвержены воздействию морской воды, служат долго и весят немного.
• В производстве бумаги и типографиях.
• В нефтегазовой и горнодобывающей отраслях.
• В тяжелой промышленности, в целом.

Конечно, бронзу применяют лишь для отдельных деталей: она стоит дороже черного металла и сплавов на его основе. Однако без нее не обойтись. Так, втулка из бронзы используется в подшипнике скольжения: она увеличивает срок эксплуатации подшипника, упрощает его ремонт. Такая втулка снижает скорость износа других элементов.

Из бронзы делают те детали, которые принимают на себя максимальную нагрузку. Небольшие изделия из сплава изнашиваются не так быстро, как из других металлов, и для того, чтобы восстановить узел или деталь, достаточно заменить бронзовую часть. Шайбы, втулки, венцы стоят относительно дешево.

Бронза является самым первым сплавом в истории человечества. Когда-то из нее делали монеты, произведения искусства и украшения. Сейчас этот металл используют в промышленности. Его можно заменить другими сплавами, но это вряд ли хорошо скажется на долговечности, прочности, ремонтопригодности ключевых узлов и агрегатов.