Какво се счита за сплав с високо съдържание на мед
Сплавите с високо съдържание на мед са групата материали, които се намират между нелегираната мед и конвенционалните месинг и бронз. Те съдържат около 96% мед или повече, така че запазват по-голямата част от проводимостта на медта, докато малко добавяне на един или повече други елементи повишава якостта, твърдостта и устойчивостта на омекване при температура. Сплавите, които попадат в това семейство, включват берилиево-медни, титаниево-медни, хромово-медни, циркониево-медни, мед-никел-силиций, мед-желязо и сребро-съдържаща мед, а китайските ковани обозначения за някои от тях са изброени в GB/T 5231.
Те се използват, защото чистата мед се размеква бързо, когато се нагрява или студено се обработва: якостта при отгряване е само няколкостотин мегапаскала и дори умерените експлоатационни температури са достатъчни, за да отпуснат пружинен контакт или да деформират заваръчен електрод. Сплавите с високо съдържание на мед обменят скромна част от проводимостта за голяма печалба в механичните характеристики и често могат да бъдат подсилени чрез утаяване или обработка със стареене, което чистата мед не може.
Основните видове и техния имуществен баланс
| семейство | Основно допълнение | Типична якост на опън | Типична проводимост |
|---|---|---|---|
| Берилиево-медна (QBe2, C17200) | 1,8 до 2,0% Be | 1200 до 1400 MPa, отлежало | около 22 до 28% IACS |
| Хром мед (QCr0.5, C18200) | 0,6 до 1,2% Cr | 400 до 500 MPa, отлежало | около 80% IACS |
| Мед-цирконий (C15000) | 0,05 до 0,3% Zr | 350 до 450 MPa, отлежало | около 80 до 90% IACS |
| Мед-никел-силиций | Ni със Si | 700 до 850 MPa, отлежало | около 30 до 40% IACS |
| Сребросъдържаща-мед | 0,03 до 0,1% Ag | 220 до 350 MPa | около 95 до 100% IACS |
| Мед{0}}желязна сплав | Fe с P | 400 до 550 MPa | около 55 до 70% IACS |
Берилиевата мед е най-здравата медна сплав в търговската употреба и стандартният материал, при който пружината трябва да понесе голямо напрежение в малка част, но струва най-много и губи по-голямата част от проводимостта. Хром-мед и мед-цирконий са електродните-материали за съпротивително заваряване: те запазват достатъчна проводимост, за да избегнат прегряване, но същевременно са устойчиви на омекване на повърхността на електрода. Мед-никел-силиций заема средата за съединители и оловни рамки, а сребро-съдържащата мед се използва там, където проводимостта трябва да остане близка до чистата мед, като същевременно запазва полезна устойчивост при повишена-температура.
Укрепващи механизми
Втвърдяване със стареене: берилиевата мед и мед-никел-силиций се обработват в разтвор, охлаждат се и след това стареят, за да се утаят фини частици, които повишават якостта, като оставят проводящата матрица до голяма степен непокътната.
Утаяване с ограничена разтворимост: хромът и цирконият имат много ниска разтворимост, така че малка добавка и контролиран термичен цикъл предизвикват голямо увеличение на якостта на доказване само със скромно нарушение на проводимостта.
Дисперсия и твърд разтвор: сплавите на мед-желязо-фосфор разчитат на фини утайки и контролирани примеси, осигурявайки добър баланс на здравина, огъване и термична стабилност за съединителната лента.
Незначителни ефекти върху твърдия разтвор: среброто в сребро-съдържащата мед има много малък ефект върху проводимостта, но повишава температурата на омекване, което има значение при комутаторите и високотемпературните намотки-.
Приложения и ръководство за избор
Пружинни контакти и релейни части, съединителни клеми и рамки за проводници, електроди за съпротивително{0}}заваряване и държачи за електроди, вложки и сърцевини за инструменти за матрици, заваръчни рамена, електрически компоненти на разпределителната апаратура, комутатори на двигатели, радиатори и части за термично управление и прецизни части, където са необходими както проводимост, така и устойчивост на износване в малък обем.
Изборът трябва да започне с двете числа, които винаги са в конфликт: проводимостта, необходима за поддържане на повишаването на температурата в рамките на проектната граница, и якостта на доказване или силата на пружината, изисквана от механичното натоварване. Електродът за съпротивително-заваряване е първо термичен проблем, който сочи към хром-мед или мед-цирконий. Контактът на пружината с голямо-напрежение в затворено пространство е първо механичен проблем, който сочи към берилиевата мед. Когато дизайнът е между двете, мед-никел-силиций обикновено дава най-добрия компромис с по-ниска цена на материала от берилиевата мед.
Условията на обработка решават дали свойствата действително са получени. Третирането с разтвор и температурите и времената на стареене трябва да се спазват точно, охлаждането преди стареене задава температурата на пружината и всяко по-късно спояване или заваряване не трябва да надвишава температурата на стареене или структурата на утаяване ще бъде унищожена и частта ще омекне за постоянно.
Изисквания за контрол на качеството и обработка
Материалът обикновено се доставя под формата на ленти, намотки, пръти, пръти, тел или тръба, като продуктовите стандарти уреждат размерите, температурата и механичните изисквания и проводимостта, проверени на готовите части с инструмент за вихрови{0}}токове съгласно ASTM E1004. Реакцията на стареене се потвърждава от тестове за твърдост и опън на проби, обработени с производствената партида, тъй като малко отклонение в температурата на обработка на разтвора може да остави партида, която няма да достигне якост.
Сплавите,-съдържащи берилий, се нуждаят от специфичен контрол при работа. Берилият е респираторен сенсибилизатор, така че операциите по шлайфане, механична обработка и заваряване изискват изсмукване на прах или дим, домакинство и лична защита, планирани около приложимите граници на професионална експозиция, например ограниченията за химически агенти, определени в GBZ 2.1. Някои сплави на мед-никел-силиций и мед-желязо са разработени отчасти, за да се избегне това натоварване при работа, когато механичното натоварване позволява, и изборът между тях трябва да бъде направен на пътя на процеса, както и на таблицата със свойствата.
Често задавани въпроси
Въпрос: Какво определя сплавта с високо съдържание на мед?
О: Съдържание на мед от приблизително 96% или повече, с малки добавки като берилий, хром, цирконий, никел, силиций, титан, калай или сребро, които повишават здравината, твърдостта и устойчивостта на омекване, като същевременно запазват по-голямата част от проводимостта на медта.
В: Коя сплав с високо съдържание на мед е най-здравата?
О: Берилиевата мед, например клас QBe2 или C17200 в практиката на Северна Америка, достига приблизително 1200 до 1400 MPa в състояние на стареене, с цената на проводимостта, която пада до около 22 до 28% IACS.
Въпрос: За какво се използва хромирана мед?
О: Електроди за електросъпротивително заваряване, държачи за електроди и рамена за заваряване, тъй като поддържа проводимост близо до 80% IACS, като същевременно се съпротивлява на омекване на повърхността на електрода много по-добре от чистата мед.
Въпрос: Защо сплавите с високо съдържание на мед се укрепват чрез топлинна обработка, когато чистата мед не е?
О: Легиращите добавки имат ограничена разтворимост, която намалява с температурата, така че обработката с разтвор и цикълът на стареене утаяват фини частици, които закрепват структурата и повишават здравината. Чистата мед няма такава реакция на утаяване.
В: Тези сплави имат ли нужда от специални мерки за безопасност?
О: Класовете,-съдържащи берилий, го правят. Машинната обработка, шлайфането и заваряването трябва да се планират с екстракция, поддръжка и лична защита срещу излагане на берилиев прах, в съответствие с границите на професионална експозиция, определени в стандарти като GBZ 2.1.
Въпрос: Какво се случва, ако завършена част е прегрята след стареене?
О: Структурата на утайката се загрубява или повторно -разтваря и частта омеква завинаги, губейки здравина и пружиниращи свойства. Следователно всички последващи операции по спояване, запояване или заваряване трябва да се поддържат под температурата на стареене или да се извършват преди стареене.
