CZ294190B6

CZ294190B6 - Obrobitelná tvářená mosaz

Info

Publication number: CZ294190B6
Application number: CZ19994367A
Authority: CZ
Inventors: Faltusájiříáing@Ácsc
Original assignee: Faltusájiříáing@Ácsc
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2004-10-13
Also published as: CZ9904367A3

Abstract

Obrobitelná tvářená mosaz s rekrystalizovanou vnitřní strukturouŹ tvořenou z rekrystalizovaných zrnŹ určená především pro tváření a následné třískové obráběníŹ obsahujícíŹ v hmotnostním množstvíŹ Q@Ź@ až @@Ź@ @ mědiŹ @ŹQ až @ŹQ @ hmotnostních bizmutuŹ zbytek zinekŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká obrobitelné tvářené mosazi s rekrystalizovanou vnitřní strukturou, tvořenou rekrystalizovanými zrny, zejména pro mosazné výkovky, tyče, duté tyče a profily, které jsou dále určeny ke třískovému obrábění.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé obrobitelné tvářené mosazi, tj. slitiny na bázi mědi a zinku na zhotovování výkovků, tyčí a profilů, určených pro další třískové obrábění, obsahují dále olovo jako přísadu lámající třísku. Nejrozšířenější z těchto slitin jsou například slitiny, běžně označované jako CuZn39Pb3 nebo CuZn40Pb2, obsahující kromě mědi a obvyklých doprovodných prvků zhruba 39 až 40 % hmotnostních zinku a kolem 2 až 3 % hmotnostních olova.

V současné době se tyto obrobitelné tvářené mosazi i nadále stále upravují pro zlepšení jejich užitných vlastností. Například z patentového spisu EP 66 34 52 je známá obrobitelná tvářená mosaz, obsahující, v hmotnostním množství, 59,0 až 63,0 % mědi, 0,5 až 4,5% olova, 0,05 až 0,25% fosforu, 0,05 až 0,30% niklu, s výhodou dále i 0,5 až 2,0% cínu, zbytek pak železo a doprovodné nečistoty. Přísady fosforu, cínu nebo niklu v uvedeném malém množství u této obrobitelné tvářené mosazi zvyšují její odolnost proti odzinkování.

Vzhledem ke škodlivému působení olova na zdraví existují v současnosti snahy, aby jeho použití v průmyslu bylo omezeno na minimum. Zejména to platí pro obrobitelné tvářené mosazi, ze kterých se zhotovují domovní instalace pro pitnou vodu. Z tohoto hlediska je nevýhodou dosud známých obrobitelných tvářených mosazí skutečnost, že olovo v nich obsažené se při dlouhodobé funkci ve vodním prostředí uvolňuje a zvyšuje tak obsah olova v pitné vodě. Přitom čím vyšší je obsah olova v mosazi, tím větší množství olova se do vody uvolní.

Z patentového spisu JP 05 255 778 je sice známá mosaz s dobrou obrobitelností, která obsahuje, v hmotnostním množství, 57,0 až 61 % mědi, 0,5 až 4,0% bismutu nebo celkem 0,5 až 3,0% bismutu a olova, 0 až 0,9 % prvků vzácných zemin, zbytek zinek, tedy mosaz v podstatě bezolovnatá, resp. se sníženým obsahem olova, jedná se však o mosaz slévárenskou, na rozdíl od tvářených mosazí o mosaz s litou strukturou, složenou z dendritů a litých zrn. Obdobná slévárenská mosaz je dále známá i z patentového spisu US 5 360 591, která obsahuje, v hmotnostním množství, 55,0 až 70,0 % mědi, 0,2 až 1,5 % bismutu, 30,0 až 45,0 % zinku, až 1,0 % olova, 0,2 až 1,5 % hliníku a další doprovodné prvky. Rovněž v tomto případě se nejedná o tvářenou mosaz.

Úkolem předkládaného vynálezu je proto vyvinutí bezolovnaté obrobitelné tvářené mosazi, resp. mosazi se sníženým obsahem olova, určené pro zhotovování výrobků kováním nebo průtlačným lisováním či tažením, které jsou zároveň vhodné pro třískové obrábění na automatech a jsou použitelné kromě jiného především pro výrobu součástek domovních instalací pro pitnou vodu, jako jsou ventily, vodoměry, různá šroubení a jiné, jakož i pro další zařízení přicházející do styku s pitnou vodou.

Podstata vynálezu

Tento úkol je do značné míry řešen obrobitelnou tvářenou mosazí s rekrystalizovanou vnitřní strukturou, tvořenou z rekrystalizovaných zrn, určenou především pro tváření a následné třískové obrábění, obsahující, v hmotnostním množství, 57,0 až 60,0 % mědi, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že dále obsahuje 0,5 až2,5 % hmotnostních bismutu jako přísady lámající

-1 i třísku, zbytek zinek. Samozřejmě při tažení za studená dochází současně k částečnému tváření rekrystalizované struktury.

Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že obrobitelná tvářená mosaz podle vynálezu může rovněž 5 obsahovat olovo, ale proti dosud známým obrobitelným tvářeným mosazím pouze v množství

0,01 až 0,4 % hmotnostních. V maximálním množství do 0,05 % hmotnostních se přitom jedná o olovo, které je v obrobitelné tvářené mosazi přítomno pouze jako doprovodný prvek. V alternativním provedení, kdy je olovo v obrobitelné tvářené mosazi podle vynálezu přítomno přednostně v rozsahu 0,2 až 0,4 % hmotnostních se jedná o olovo jako o legující prvek, plnící společně s pří10 sadou bismutu rovněž funkci přísady, lámající třísku.

Podstata vynálezu spočívá dále vtom, že obrobitelná tvářená mosaz může dále obsahovat v hmotnostním množství 0,15 až 0,3 % fosforu jako legujícího prvku, a to u alternativního provedení obrobitelné tvářené mosazi podle vynálezu, u které je požadavek na vyšší odolnost proti 15 korozi odzinkováním.

Obrobitelná tvářená mosaz podle vynálezu může dále obsahovat v hmotnostním množství maximálně 0,1 % hliníku, maximálně 0,4 % železa, maximálně 0,3 % niklu, maximálně 0,1 % cínu, jakož i celkem maximálně 0,2 % dalších doprovodných prvků.

Výhodou obrobitelné tvářené mosazi podle vynálezu je zejména odstranění škodlivého působení olova, uvolňovaného z dosud známých obrobitelných tvářených mosazí, z nichž jsou vyrobeny vodovodní instalace, do pitné vody, na lidský organismus. Obrobitelná tvářená mosaz podle vynálezu se přitom může zpracovávat obvyklými způsoby, jako odléváním, průtlačným lisová25 ním za tepla, tažením za studená a zápustkovým nebo volným kováním za tipla.

Příklady provedení vynálezu

V kelímkové indukční peci se připraví první tavba obrobitelné tvářené mosazi o složení podle tabulky 1. Tato první tavba se připraví z technicky čisté mědi, obsahující 99,5 % hmotn. mědi, technicky čistého zinku, obsahujícího 99,5 % hmotn. zinku a technicky čistého bismutu, obsahujícího 99,9 % hmotn. bismutu. Z ní se stacionárním odlitím do grafitové formy odlije čep o průměru 70 mm a délky 400 mm.

V kelímkové indukční peci se dále připraví druhá tavba obrobitelné tvářené mosazi o složení podle tabulky 2. Tato tavba se připraví z technicky čisté mědi, zinku a bismutu jako při první tavbě a dále z fosforové mědi jako předslitiny, známé pod označením CuPlO. Z druhé tavby se rovněž stacionárním odlitím do grafitové formy odlije čep o průměru 70 mm a délky 400 mm.

Dále se v kelímkové indukční peci připraví třetí tavba obrobitelné tvářené mosazi o složení podle tabulky 3. Tato tavba se připraví rovněž z technicky čisté mědi, zinku a bismutu jako první tavba a dále z technicky čistého olova, obsahujícího 99,9 % hmotn. olova. Z této třetí tavby se stacionárním odlitím do grafitové formy odlije čep o průměru 70 mm a délky 400 mm.

Odlité čepy se soustruží na průměr 50 mm a z těchto čepů se pak připraví přířezy o průměru 50 mm a délce 46 mm. Tyto přířezy se kovají v zápustce, načež se z výkovků odeberou zkušební tyče, na kterých se určí mechanické vlastnosti výkovků z každé sledované slitiny. Dosažené mechanické vlastnosti jsou uvedeny v tabulce 4, přičemž slitina z první tavby je označena 50 CuZn40Bil,5, slitina z druhé tavby CuZn40Bil,5P a slitina z třetí tavby CuZn40Bil,lPb.

Sledované bezolovnaté slitiny z první a druhé tavby a slitina s nízkým obsahem olova ze třetí tavby a olovnatá slitina z dosud běžné výroby, která je označena pod obecně známým a běžně používaným označením CuZn40Pb2, se podrobí zkouškám obrobitelnosti. Jedna ze zkoušek hodnotí 55 utváření třísky při ortogonálním soustružení odlitků. Další zkouška spočívá v měření času nutné

-2CZ 294190 B6 ho na vyvrtání otvoru předem stanovené hloubky. Z porovnání výsledků zkoušek vyplývá, že obrobitelnost bezolovnatých slitin a slitiny s nízkým obsahem olova se vyrovná obrobitelnosti dosud běžně vyráběné slitiny CuZn40Pb2.

Dále lze výkovky zhotovené z bezolovnatých slitin z první a druhé tavby a ze slitiny s nízkým obsahem Pb ze třetí tavby podrobit obrábění na konečný tvar a výsledky porovnat s obráběním stejných výkovků zhotovených z dosud známé slitiny CuZn40Pb2. Kvalita obrobků z experimentálních taveb je srovnatelná s obrobky výkovků ze slitiny CuZn40Pb2. Z výsledků vyplývá, že výkovky z obrobitelných tvářených mosazí podle vynálezu lze bez potíží obrábět na obráběcích automatech, seřízených na obrábění slitiny CuZn40Pb2.

V tabulce 5 jsou dále uvedeny dosažené výsledky normalizovaných zkoušek odzinkováním (dle normy ISO 6509) z výkovků, zhotovených ze slitin z první a druhé tavby a z výkovků zhotovených jednak ze známé slitiny CuZn40Pb2 a jakož i další dosud běžně vyráběné slitiny, známé pod označením CuZn36Pb2As. Z porovnání vyplývá, že experimentální slitiny z první a zejména druhé tavby mají větší odolnost proti odzinkování než olovnaté mosazi CuZn40Pb2 a CuZn36Pb2As z dosud běžné výroby.

Tabulka 1

1.tavba	% hmotn.
Cu	59,0
P	<0,01
Al	0,004
Fe	0,043
Ni	0,084
Sn	0,005
Pb	<0,004
Bi	1,65
Zn	zbytek

Tabulka 2

2. tavba	% hmotn.
Cu	60,35
P	0,225
Al	0,018
Fe	0,005
Ni	0,068
Sn	0,006
Pb	0,005
Bi	1,57
Zn	zbytek

-3i i

Tabulka 3

3. tavba	% hmotn.
Cu	58,0
P	<0,01
Al	0,011
Fe	0,025
Ni	0,02
Sn	0,007
Pb	0,31
Bi	1,21
Zn	zbytek

Tabulka 4

Tavba	Označení slitiny	Rp 0,2 (MPa)	Rm (MPa)	A5 (%)	HB
1.	CuZn40Bil,5	137	333	12,8	89,7
2.	CuZn40Bil,5P	142	342	13,5	93,5
3.	CuZn40Bil,lPb	145	338	12,1	95,1

Tabulka 5

Tavba	Slitina	Hloubka odzinkované vrstvy výkovku
1.	CuZn40Bil,5	190 pm
2.	CuZn40Bil,5P	140 pm
Pro srovnání slitina z běžné výroby	CuZn40Pb2	460 pm
Pro srovnání slitina z běžné výroby	CuZn36Pb2As	350 pm

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Obrobitelná tvářená mosaz s rekrystalizovanou vnitřní strukturou, tvořenou rekrystalizovanými zrny, určená především pro tváření a následné třískové obrábění, obsahující, v hmotnostním množství, 57,0 až 60,0 % mědi, vyznačující se tím, že dále obsahuje 0,5 až 2,5 % hmotnostních bismutu, zbytek zinek.

2. Obrobitelná tvářená mosaz podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále obsahuje, v hmotnostním množství, 0,01 až 0,4 % olova.

3. Obrobitelná tvářená mosaz podle alespoň jednoho z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že dále obsahuje, v hmotnostním množství, 0,15 až 0,3 % fosforu.

-4CZ 294190 B6

4. Obrobitelná tvářená mosaz podle alespoň jednoho z předchozích nároků, vyznačující se t í m, že dále obsahuje maximálně 0,1 % hmotnostních hliníku, maximálně 0,4 % hmotnostních železa, maximálně 0,3 % hmotnostních niklu, maximálně 0,1 % hmotnostních cínu, jakož 5 i celkem maximálně 0,2 % hmotnostních dalších doprovodných prvků.