Fosfor Bronz

Bronz, sadece bir bakır ve kalay alaşımı olmaktan çok uzun bir yol kat etti; Bu, günümüzde hala yeni kullanım alanları bulan daha geniş bir bakır alaşımları sınıfıdır. Bronzun çeşitlendirilmesi malzeme seçimini zorlaştırabilir, bu nedenle bu makale bir tür bronz olan fosfor bronzlarını keşfederek bazı karışıklıkları gidermeye yardımcı olacaktır. Fosfor bronzun fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerini inceleyerek bu makale, ilgilenen tasarımcıların bu bakır alaşımının projelerine uygulanabilir olup olmayacağını belirlemelerine yardımcı olmayı amaçlamaktadır. Önce fosfor bronzunun bileşimini inceleyeceğiz ve ardından güçlü yönlerini, dezavantajlarını, mekanik özelliklerini ve son olarak böyle kullanışlı bir metalin yaygın uygulamalarını tartışacağız.

Fosfor Bronzun Fiziksel Özellikleri

Bakır alaşımları ve bunların popüler uygulamaları arasındaki ortak noktaları anlamak için bronz türleri hakkındaki makalemizi incelemek faydalı olabilir.

Şekil 1 incelendiğinde, fosfor bronzun esas olarak bir bakır ve kalay alaşımı olduğu halde neden böyle adlandırıldığını anlamak zor olabilir. Bunun nedeni, bu alaşımları iyileştirilmiş akış, aşınma direnci ve sertlik gibi benzersiz özelliklerle aşılamak için yalnızca ağırlıkça% 0,03-0,035 civarında küçük bir fosfor yüzdesi gerektirmesidir. Kalay bronzları olarak da bilinirler, ancak her zaman gerçekten bir fosfor bronz olarak kabul edilebilecek bir miktar fosfor bulunur. Yoğunlukları yaklaşık 8,8 g / cm3'tür ve bu alaşımların çoğu formu sıcak işleme, soğuk işleme ve ısıl işleme yanıt verir. Doğaları gereği son derece elastiktirler, yorulma ve korozyona karşı dirençlidirler ve kolaylıkla şekillendirilebilirler, dökülebilirler ve lehimlenebilirler. Kurşun ilavesi, fosfor bronzlarını daha güçlü ve daha işlenebilir hale getirir, ancak kurşunsuz fosfor bronzları da kendi başlarına güçlü ve dirençlidir. Çoğunlukla korozyona dayanıklı uygulamaların yanı sıra yaylı ancak dayanıklı bir malzemeye ihtiyaç duyan diğer uygulamalarda kullanılırlar.

Dirençler ve zayıflıklar

Fosfor bronz alaşımlarının çoğu kararmaya ve korozyona dayanıklıdır, bu da onları elektrik boruları ve diğer kostik ortamlarda yararlı kılar. Ayrıca yorgunluğa karşı dirençlidirler, yani birçok yükleme döngüsü boyunca güçlerini korurlar. Kalay ilavesi, mukavemetiyle birlikte bu direnci artıracak ve kurşun ilavesi, halk arasında "Makinistin arkadaşı" (alaşımı COLPHOS 90 / C54400) olarak bilinen bir fosfor bronz yapacaktır, çünkü serbest kesimden neredeyse ayırt edilemez. pirinç alaşımları. Çoğu alaşım, oksijen varlığında çekici bir patina oluşturur ve bu nedenle dekoratif uygulamalar için de faydalıdır. Fosfor bronzunun ana dezavantajları, düşük elektrik iletkenliği olabilir, çünkü fosfor, metalin akımı iletme yeteneğini ve fiyat etiketini azaltacaktır. Fosfor bronzunun tozu ve dumanı solunduğunda da toksiktir, bu nedenle hem cüzdanınıza hem de ciğerlerinize karşı dikkatli olun.

Mekanik özellikler

Aşağıdaki Tablo 1, fosfor bronzun kullanımları ve kuvvetlerine ilişkin bazı mekanik özellikleri göstermektedir. Bu bölüm, her özelliği kısaca açıklayacak ve bu bakır alaşımını nasıl benzersiz kıldığını gösterecektir.

Çekme akma dayanımı, malzemenin plastik olarak deforme olacağı noktayı belirleyen bir gerilim değeridir. Bu noktanın altındaki gerilim alaşımı bükmeyeceğinden veya germeyeceğinden, bir malzemenin akmama mukavemetinin genel bir ölçüsüdür (ancak her zaman istisnalar vardır). İmalatçılar için işleme sırasında ve malzemenin yapının bütünlüğünü tehlikeye atmadan şeklini korumasının gerektiği uygulamalarda yararlı bir ölçüdür. Fosfor bronz etkileyici bir akma dayanımına sahiptir, bazı alüminyum alaşımlarıyla eşleşir ve diğer bronzları bile geride bırakır ve bu, yüksek kalay ve fosfor yüzdesi sayesindedir. İyi yay özellikleriyle birleştiğinde bu, güçlü ve güçlü kalacak bir alaşım oluşturur.

Esneklik modülü veya Young modülü, bir malzemenin elastik olarak deforme olma yeteneğini, yani bir malzemenin ne kadar sert olduğunu tanımlar. Tahminin tersine, daha yüksek bir Young modülü daha elastik bir malzemeyi akla getirir, ancak bu bir "esneklik" ölçüsü değildir; bu, iç malzeme gücünün ve artan bir kuvvetin varlığında malzemenin orijinal şekline geri dönme olasılığının bir ölçüsüdür. Bu nedenle yüksek Youngs modülü, artan yükleme koşulları altında plastik olarak deforme olmayacağı için genellikle güçlü bir malzeme anlamına gelir. Fosfor bronz, oldukça yüksek bir elastik modüle sahiptir (çoğu çeliğin neredeyse yarısı), bu da diğer alaşımlar kadar güçlü olmadığını, ancak ılımlı koşullar altında kendi konumunu koruyabileceğini gösterir. Bu, fosfor bronzunun hem şekillendirme işlemleri için yararlı hem de işlenmesi daha zor olmasına neden olur, ancak bu konuda biraz daha fazlası vardır.

Fosfor bronzun elektriksel iletkenliği, saf bakırın yaklaşık% 15'idir - öyleyse, bakır elektriği daha iyi taşıyabiliyorken neden elektrik uygulamalarında kullanılsın? Cevap, fosfor bronzun iyi yorulma mukavemeti, korozyon direnci ve elektriksel iletkenlik dengesinde yatmaktadır. Bu kategorilerin hiçbirinde göze çarpan bir alaşım olmasa da, hem dayanıklı, hem güçlü hem de iletken olma yeteneği, fosfor bronzdan yapılan elektrik bileşenlerinin bakır analoglarından daha uzun süre dayanacağı anlamına gelir. Bu nedenle, fosfor bronz, hem mekanik hem de elektrik yüklerini tipik bakır muadillerinden daha iyi karşılayabildiğinden, elektrik anahtarlarında, bağlantı elemanlarında, konektörlerde ve daha fazlasında bir malzeme olarak uzun süredir kullanılmaktadır.

Malzeme sertliği her zaman bazı standart sertlik makinelerine göre değişir ve çeşitli sertlik ölçekleri aynı genel sınıf / malzeme içindeki malzemelerin karşılaştırmalı bir listesini sağlar. Tablo 1, genellikle bakır alaşımlarının ve diğer metallerin sertliğini tanımlamak için kullanılan Rockwell B ölçeğinden alınan sertlik değerlerini göstermektedir. Daha düşük sertlik değerlerine sahip malzemeler genellikle daha yumuşaktır, yani yüzeylerinde daha kolay çizilir, çukurlaşır ve yerel olarak deforme olurken, daha yüksek sayılar çizilmesi zor bir malzeme olduğunu gösterir (borosilikat cam, seramik vb.). Referans olarak, bakırın Rockwell B sertliği 50 civarındadır, bu nedenle Tablo 1'den fosfor bronzunun saf formundan daha çizilmeye karşı dirençli olduğu açıktır. Ayrıca uygulamaya bağlı olarak iyi veya kötü olabilen çelik rulo sac fiyatları gibi diğer, daha sertleşebilen alaşımlar kadar güçlü değildir. Örneğin, aşındırma ve kakma uygulamanızın bir parçasıysa, fosfor bronz mukavemet ve işlenebilirlik arasında iyi bir denge olabilir, ancak bu, belirli alaşım türüne ve güçlendirme prosedürlerine bağlıdır.

Sertlik gibi, işlenebilirlik de bir malzemenin işlenebilme kabiliyetinin karşılaştırmalı bir ölçüsüdür ve her zaman bazı standart işleme malzemelerine atıfta bulunur (bronzlar için, bu malzeme UNS C36000 - serbest kesim pirinçtir). Bu standart malzemeye% 100 işlenebilirlik puanı verilir, yani işlenmesi kolaydır ve atölyede küçük sorunlara neden olur. Bu referansa kıyasla% 100'den daha düşük bir puana sahip alaşımların işlenmesi daha zordur ve bu genellikle fosfor bronzları için geçerlidir; ancak fosfor bronz bu endişeleri gidermek için özel olarak yapılabilir (kaynağınıza bağlı olarak diğer birçok alaşımla birlikte). Fosfor bronz, daha fazla kendi kendini yağlayan hale geldiği için işleme zorluğunu ortadan kaldıracak artan kurşun seviyeleri ile satın alınabilir. Bu nedenle, çoğu fosfor bronz alaşımının öğütülmesi biraz zor olsa da, bu sorun doğru alaşım seçimi ile çözülebilir.

Fosfor Bronz Uygulamaları

Fosfor bronz uzun yıllardır elektrik bileşenlerinde kullanılmaktadır, ancak teknolojik gelişmeler ve daha özel malzemelere olan talep sayesinde hala yeni kullanım alanları bulmaktadır. Aşağıda fosfor bronz uygulamalarının bir listesi bulunmaktadır, ancak bu listenin dışında birçok kullanım alanı olduğunu ve yeni uygulamalar geliştirilmeye devam edildiğini bilin.

Bazı yaygın uygulamalar şunları içerir:

yaylar

Kovanlı burçlar ve rulmanlar

Kaynak çubukları

Takı

Gitar telleri

Diş köprüleri

ve dahası.

Fosfor bronzları birçok tasarımcı spesifikasyonunu karşılar ve kanıtlanmış bir mühendislik malzemesidir. Uygulamanız için çekici geliyorsa, mevcut en yeni alaşımlara sahip olacaklarından tedarikçinizle iletişime geçtiğinizden emin olun.