Bronzové odlévací slitiny
Výběr správné slitiny na odlévání bronzu je jedním z nejdůslednějších rozhodnutí při návrhu výrobku a nákupu. Nesprávná slitina může vést k předčasnému selhání, nadměrným nákladům nebo nedodržení regulačních požadavků. Správná slitina poskytuje desítky let spolehlivé služby s optimálními mechanickými vlastnostmi, odolností proti korozi a obrobitelností. Conex Copper již více než 25 let odlévá a obrábí bronzové součásti a slouží klientům v USA, Velké Británii, Evropě a po celém světě. Tento komplexní průvodce pokrývá všechny hlavní slitiny na odlévání bronzu – jejich složení, mechanické vlastnosti, odolnost proti korozi, vlastnosti odlévání, obrobitelnost a ideální aplikace – aby pomohl inženýrům, profesionálům v oblasti nákupu a produktovým návrhářům vybrat si pro jejich aplikaci tu nejlepší volbu.
Co je bronz? Bronz vs. mosaz vs. měď
Bronz je slitina na bázi mědi, ve které je primárním legujícím prvkem cokoliv jiného než zinek. Nejtradičnější bronzy používají cín jako primární legující prvek, ale moderní technické bronzy zahrnují křemíkový bronz (křemík jako primární legující prvek), hliníkový bronz (hliník), manganový bronz (mangan) a olovo-cínový bronz. Naproti tomu mosaz používá jako primární legující prvek zinek. Rozdíl je důležitý pro specifikaci: součást specifikovaná jako „bronz“ by měla být pravá slitina mědi a cínu, nikoli slitina mědi s vysokým obsahem zinku (mosaz).
Všechny hlavní slitiny bronzu — vlastnosti a ekvivalenty
1. LG2 Bronze (Gunmetal 85-5-5-5)
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| USA (USA) | C83600 |
| EN / DIN (Evropa) | CC491K |
| BS (UK) | LG2 (BS 1400) |
| IS (Indie) | LTB-2 |
| Jmenovité složení | 85 % Cu, 5 % Sn, 5 % Pb, 5 % Zn |
| Pevnost v tahu | 240–280 MPa (35–40 ksi) |
| Mez kluzu | 110–140 MPa |
| Prodloužení | 13–18% |
| Tvrdost | 65–85 HB |
| Elektrická vodivost | ~15 % IACS |
| ASTM standard odlévání | ASTM B62 |
Nejlepší pro: Ventily, tělesa čerpadel, potrubní armatury, lodní hardware, ložisková pouzdra a obecné průmyslové odlitky. Celosvětově nejpoužívanější slitina na odlévání bronzu díky své vynikající slévatelnosti, tlakové těsnosti a odolnosti proti korozi ve sladké vodě, mořské vodě (střední rychlost) a průmyslové atmosféře. Obsah olova zajišťuje dobrou obrobitelnost a tlakovou těsnost vyplněním mikrosmršťovacích pórů během tuhnutí.
2. Fosforový bronz — slitiny s vysokým obsahem cínu (Navy M, C90700)
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| USA (USA) | C90700 (Navy M, 88-10-0-2) |
| EN / DIN (Evropa) | CC480K |
| BS (UK) | PB1 (BS 1400) |
| Jmenovité složení | 88 % Cu, 10 % Sn, 0 % Pb, 2 % Zn |
| Pevnost v tahu | 280–310 MPa |
| Tvrdost | 90–110 HB |
| Elektrická vodivost | ~12 % IACS |
| ASTM standard odlévání | ASTM B143 / B271 |
Nejlepší pro: Polotovary ozubených kol, šneková kola, pouzdra, pouzdra ložisek a součásti podléhající velkému zatížení. Vysoký obsah cínu (10 %) vytváří tvrdší slitinu odolnější proti opotřebení než LG2. Nízký obsah olova znamená sníženou obrobitelnost ve srovnání s LG2, ale vyšší tvrdost a únavová pevnost opravňuje ke specifikaci pro ozubení a ložiska. Není vhodný pro tlakově těsné lití tak snadno jako LG2 – vyžaduje pečlivé podávání.
3. Olovnatý cínový bronz (LTB1 / SAE 660 / C93200)
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| USA (USA) | C93200 (SAE 660) |
| EN / DIN (Evropa) | CC493K |
| BS (UK) | LTB1 (BS 1400) |
| Jmenovité složení | 83 % Cu, 7 % Sn, 7 % Pb, 3 % Zn |
| Pevnost v tahu | 240 MPa |
| Tvrdost | 60–70 HB |
| ASTM standard odlévání | ASTM B584 |
Nejlepší pro: Ložisková pouzdra, radiální ložiska, axiální podložky a kluzná ložiska nesoucí mírné zatížení při mírných rychlostech. SAE 660 (C93200) je nejrozšířenější ložiskový bronz v USA, který nabízí rovnováhu mezi pevností, přizpůsobivostí (olovo obsahuje částice nečistot) a obrobitelností. Obsah olova působí jako tuhé mazivo a pomáhá ložisku přizpůsobit se mírnému nesouososti bez zadření.
4. Hliníkový bronz (AB1 / AB2 – C95400, C95800)
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| USA (USA) | C95400 (AB1) / C95800 (AB2 nikl-hliník bronz) |
| EN / DIN (Evropa) | CC331G (AB1) / CC333G (AB2) |
| BS (UK) | AB1 / AB2 (BS 1400) |
| IS (Indie) | AB1 / AB2 |
| Jmenovité složení | AB1: 88 % Cu, 10,5 % AI, 1,5 % Fe; AB2: 81 % Cu, 9 % Al, 5 % Ni, 4 % Fe, 1 % Mn |
| Pevnost v tahu | AB1: 550–620 MPa; AB2: 680–750 MPa |
| Tvrdost | AB1: 150–180 HB; AB2: 180–220 HB |
| Elektrická vodivost | ~8–10 % IACS |
| ASTM standard odlévání | ASTM B148 |
Nejlepší pro: Lodní vrtule, náboje vrtulí, oběžná kola čerpadel pro mořskou vodu, sedla ventilů, konstrukční součásti na moři a opotřebitelné díly pro velké zatížení. AB2 (nikl-hliníkový bronz) je prvotřídní slitina pro pouzdra čerpadel na mořskou vodu a vrtule díky své vynikající odolnosti vůči kavitační erozi a nárazům. Mnohem tvrdší a pevnější než LG2 — vyžaduje tvrdokovové nástroje a nižší rychlosti obrábění. Lze tepelně zpracovat (rozpouštěcí žíhání + stárnutí) pro maximální pevnost.
5. Silikonový bronz (SC1 / C87600 / C65500)
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| USA (USA) | C87600 (odlévání) / C65500 (tvářené) |
| EN / DIN (Evropa) | CC766S |
| BS (UK) | SC1 (BS 1400) |
| Jmenovité složení | 91–96 % Cu, 3–5 % Si, stopa Mn/Zn |
| Pevnost v tahu | 380–480 MPa |
| Tvrdost | 95–120 HB |
| Elektrická vodivost | ~7% IACS |
| ASTM standard odlévání | ASTM B198 / B584 |
Nejlepší pro: Architektonické odlitky, hřídele čerpadel, lodní hardware (dekorativní a konstrukční), tělesa konektorů rozvoden, šrouby a spojovací prvky a jakékoli aplikace vyžadující dobrou odolnost proti korozi a svařitelnost. Silikonový bronz je jedinou standardní bronzovou slitinou, kterou lze snadno svařovat metodou TIG a MIG bez zcitlivění, takže je ideální pro odlévané a vyráběné hybridní sestavy. Svou povahou bez olova – v některých jurisdikcích vhodný pro aplikace pitné vody NSF 61.
6. Manganový bronz (vysokopevnostní mosaz / HTB1 / C86300)
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| USA (USA) | C86300 |
| EN / DIN (Evropa) | CC765S |
| BS (UK) | HTB1 (BS 1400) |
| Jmenovité složení | 60–66 % Cu, 22–28 % Zn, 3–7 % Mn, 2–4 % Fe, 3 % Al |
| Pevnost v tahu | 640–760 MPa (93–110 ksi) |
| Tvrdost | 175–230 HB |
| Elektrická vodivost | ~7% IACS |
| ASTM standard odlévání | ASTM B584 (C86300) |
Nejlepší pro: Vrtulové hřídele, lodní hardware pod vysokým namáháním, můstkové desky, velká pouzdra a otěrové desky, těžké polotovary ozubených kol, tělesa ventilů ve vysokotlakém provozu a jakékoli aplikace vyžadující nejvyšší dostupnou pevnost v tahu z lité slitiny mědi. HTB1/C86300 je nejpevnější standardní odlitek ze slitiny mědi, ale je obtížnější jej odlévat než LG2 nebo silikonový bronz kvůli jeho úzkému rozsahu tuhnutí a tendenci k praskání za tepla. Vyžaduje pečlivý návrh vzoru a systém podávání.
7. Měď-nikl (CuNi 90/10 a 70/30 – slévárenské třídy)
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| USA (USA) | C96200 (90/10) / C96400 (70/30) |
| EN / DIN (Evropa) | CC382H (90/10) |
| Jmenovité složení | 90 % Cu, 10 % Ni, Fe, Mn (90/10); 70 % Cu, 30 % Ni (70/30) |
| Pevnost v tahu | 280–340 MPa |
| Tvrdost | 90–110 HB |
| Elektrická vodivost | ~5% IACS |
| ASTM standard odlévání | ASTM B369 |
Nejlepší pro: Koncové desky lodních výměníků tepla, lodní námořní bedny a armatury trupu, součásti odsolovacích zařízení a manipulace s ropou a plynem na moři, kde je vyžadována odolnost proti nárazům a biologickému znečištění v mořské vodě. Slitiny mědi a niklu jsou vysoce odolné vůči biologickému znečištění (přichycení vrásek a řas), díky čemuž jsou jedinečně vhodné pro aplikace pod vodou. Není široce odléván, ale je mimořádně cenný v okrajových námořních aplikacích.
8. Cínový bronz — slitiny ložisek s vysokým obsahem olova (C94300)
| Vlastnictví | Hodnota |
|---|---|
| USA (USA) | C94300 |
| EN / DIN (Evropa) | CC496K |
| Jmenovité složení | 70 % Cu, 5 % Sn, 25 % Pb |
| Pevnost v tahu | 170 MPa |
| Tvrdost | 40–55 HB |
| ASTM standard odlévání | ASTM B271 / B584 |
Nejlepší pro: Velmi nízkootáčková, vysoce zatížená kluzná ložiska (hlavní ložiska vznětového motoru, otočné čepy hydraulického válce, těžká lisovací ložiska), kde vysoký obsah olova (25 %) poskytuje maximální přizpůsobivost a odolnost proti zadření za podmínek mezního mazání. Matrice z měkkého olova obsahuje abrazivní částice a zajišťuje samomazání, když se olejový film rozpadne. Nevhodné pro konstrukční odlitky — pevnost je velmi nízká.
Srovnávací tabulka slitin bronzu
| Slitina | NÁS | UTS (MPa) | Tvrdost (HB) | Slévatelnost | Obrobitelnost | Odolnost proti korozi | Nejlepší aplikace |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LG2 / Gunmetal | C83600 | 240–280 | 65–85 | Vynikající | Dobrý | Velmi dobré | Ventily, generální odlitky |
| Navy M Bronz | C90700 | 280–310 | 90–110 | Dobrý | Mírný | Velmi dobré | Ozubená kola, šneková kola |
| Ložisko SAE 660 | C93200 | 240 | 60–70 | Dobrý | Velmi dobré | Dobrý | Čepová ložiska |
| Hliníkový bronz AB1 | C95400 | 550–620 | 150–180 | Mírný | Obtížný | Vynikající | Lodní čerpadla, vrtule |
| Hliníkový bronz AB2 | C95800 | 680–750 | 180–220 | Mírný | Obtížný | Vynikající | Offshore čerpadla na mořskou vodu |
| Silikonový bronz SC1 | C87600 | 380–480 | 95–120 | Dobrý | Mírný | Výborná + svařitelná | Architektonické, elektrické |
| Manganový bronz HTB1 | C86300 | 640–760 | 175–230 | Mírný | Obtížný | Dobrý | Vysoce pevné námořní části |
| Měď-nikl 90/10 | C96200 | 280–340 | 90–110 | Mírný | Mírný | Výjimečná mořská voda | Námořní výměníky tepla |
| Ložisko s vysokým obsahem olova | C94300 | 170 | 40–55 | Dobrý | Vynikající | Dobrý | Vysoce zatížená kluzná ložiska |
Jak vybrat správnou bronzovou licí slitinu
Použijte tento rozhodovací rámec k výběru optimální slitiny na odlévání bronzu pro vaši aplikaci:
- Univerzální ventily, armatury a námořní hardware: LG2 / C83600 — výchozí volba pro 80 % aplikací odlévání bronzu
- Ložiska a pouzdra (střední zatížení/rychlost): SAE 660 / C93200 (olovnatý cínový bronz) pro nejlepší přizpůsobivost
- Ozubená kola, šneková kola, povrchy s vysokým opotřebením: Navy M / C90700 nebo fosforový bronz pro vyšší tvrdost a únavovou pevnost
- Vysoce pevné konstrukční díly, čerpadla na mořskou vodu: Hliníkový bronz AB1 (C95400) nebo AB2 (C95800) pro maximální pevnost v tahu a odolnost proti kavitaci
- Svařitelná tělesa architektonických nebo elektrických konektorů: Silicon Bronze SC1 / C87600
- Nejvyšší pevnost v tahu, vrtulové hřídele: Manganový bronz HTB1 / C86300
- Ponořené námořní výměníky tepla, proti znečištění: Měď-nikl 90/10 / C96200
- Vysoce zatížená, pomaloběžná kluzná ložiska: Vysoce olovnatý cínový bronz C94300
- Shoda s pitnou vodou (NSF 61/372): Silikonový bronz C87600 nebo specifikované slitiny uvedené na seznamu NSF
Procesy odlévání bronzu dostupné u Conex Copper
Lití do písku: Složité tvary, široký sortiment slitin, přesnost CT8–CT10, 50 g až 500 kg. Ideální pro prototypy a malosériovou výrobu v LG2, hliníkovém bronzu a silikonovém bronzu.
Gravitační lití: Užší tolerance (CT5–CT7), lepší povrchová úprava, vyšší produktivita pro střední objemy v LG2 a silikonovém bronzu.
Investiční lití (ztracený vosk): Nejvyšší přesnost (CT4–CT6), vynikající povrchová úprava, složitá geometrie s tenkými stěnami. Pro přesné díly LG2, křemíkový bronz a hliníkový bronz.
Kontinuální lití: Bronzová tyč, trubka a tyč z LG2, ložiska z bronzu a fosforového bronzu pro obrábění polotovarů.
Proč zvolit Conex Copper pro bronzové odlitky?
- Všechny hlavní slitiny bronzu vlastní — LG2, hliníkový bronz, křemíkový bronz, fosforový bronz, ložiskový bronz
- Plná schopnost odlévání na obrobenou součást — vzor → odlévání → obrábění → NDT → expedice
- ASTM a EN certifikovaná surovina — MTC podle ASTM B62, B148, B584 na všech odlitcích
- Certifikace ISO 9001:2015 — plná sledovatelnost a možnosti NDT (LPT, rentgen, tlaková zkouška)
- Více než 25 let zkušeností s odléváním bronzu – obsluhuje klienty z USA, Velké Británie, Evropy a světa
- Slitiny vyhovující NSF 61/372 — dostupné pro požadavky trhu s pitnou vodou v USA
- Konkurenční ceny v Indii — 40–60% úspora nákladů v porovnání s americkými a evropskými bronzovými odlitky
- Rychlá výroba prototypu — první odlitky za 3 až 5 týdnů od schváleného tažení
Často kladené otázky — Slitiny na odlévání bronzu
Q1: Jaká je nejběžněji používaná slitina na odlévání bronzu?
Bronz LG2 (C83600 / CC491K / gunmetal 85-5-5-5) je celosvětově nejrozšířenější slitina na odlévání bronzu, určená pro většinu ventilů, armatur, těles čerpadel a odlitků lodního hardwaru. Jeho kombinace slévatelnosti, odolnosti proti korozi, obrobitelnosti a rozumné ceny z něj činí první volbu pro většinu obecných aplikací odlévání bronzu. Je to „výchozí“ bronz – alternativy zvažte pouze v případě, že LG2 nemůže splnit specifickou pevnost, tvrdost nebo regulační požadavky.
Q2: Kdy bych měl použít hliníkový bronz místo LG2?
Specifikujte hliníkový bronz (C95400 AB1 nebo C95800 AB2), když: je požadována pevnost v tahu nad 450 MPa (LG2 max je ~280 MPa); součást pracuje ve vysoké rychlosti mořské vody (nad 3 m/s), kde by LG2 trpěla erozí; prostředí obsahuje kyselinu sírovou, kyselinu fluorovodíkovou nebo jiná média agresivní k olovnatým cínovým bronzům; nebo se při provozu parních ventilů vyskytují provozní teploty nad 250 °C. Vyšší cena a obtížnost obrábění hliníkového bronzu jsou odůvodněny jeho výkonem v těchto náročných podmínkách.
Q3: Jaký je rozdíl mezi bronzovým ložiskem LG2 a SAE 660 (C93200)?
LG2 (C83600) má 5% olova a je optimalizován pro tlakotěsné odlitky (ventily, fitinky). SAE 660 (C93200) má 7 % olova a 7 % cínu, optimalizovaný pro ložiska a pouzdra, kde vyšší množství olova poskytuje lepší přizpůsobivost, začleňování abrazivních částic a odolnost proti zadření při mezním mazání. Odlitky SAE 660 nejsou typicky tlakově testovány – používají se spíše jako pevné vložky ložisek než pouzdra obsahující tlak.
Q4: Je silikonový bronz vhodný pro aplikace s pitnou vodou (NSF 61)?
Silikonový bronz (C87600) je přirozeně bezolovnatý (obvykle méně než 0,02 % olova) a používá se pro zařízení na pitnou vodu po celém světě. Úplný seznam produktů NSF 61 a NSF 372 však vyžaduje, aby byl hotový produkt testován a uveden na seznamu akreditovanou certifikační organizací. Dodáváme odlitky v C87600 s certifikací slitiny podporující zákaznickou aplikaci výpisu NSF. Shoda s nízkým obsahem olova California AB 1953 je splněna přírodním bezolovnatým složením silikonového bronzu.
Q5: Co je manganový bronz a kdy se používá?
Manganový bronz (HTB1, C86300) je technicky vysoce zinková mosaz (60 % Cu, 26 % Zn) s přísadami manganu, železa a hliníku, které dramaticky zvyšují pevnost na 640–760 MPa – nejvyšší ze všech standardních slitin mědi. Je to slitina vhodná pro listy lodních vrtulí (odlitky 1 až 10 tun), velké hřídele vrtulí, šneková kola pro těžké stroje a konstrukční podvodní hardware. Jeho vysoká pevnost je za cenu větší složitosti odlévání a náchylnosti k odzinkování v určitých prostředích.
Q6: Lze svařovat bronzové odlitky za účelem opravy?
Svařitelnost se výrazně liší podle slitiny. Silikonový bronz (C87600) je nejsnáze svařitelný pomocí TIG se silikonovým bronzovým přídavným drátem a předehřátím na 100 °C. Bronz LG2 lze svařovat metodou TIG nebo plynem pro opravy s plnivem C83600 nebo C86100, ale slitiny olova vytvářejí poréznost ve svarovém kovu, pokud je aplikováno nadměrné teplo. Hliníkový bronz (C95400) vyžaduje pečlivé předehřátí (150–200 °C) a je svařen hliníkovým bronzovým plnivem (ERCuAl-A2). Fosforový bronz a ložiskové slitiny se pro svařování nedoporučují.
Q7: Jaké testy NDT jsou k dispozici pro tlakové odlitky z bronzu?
Dostupné NDT pro bronzové odlitky: testování penetrantu kapalin (LPT) podle ASTM E1417 na povrchové trhliny; radiografické testování (rentgenové záření) podle ASTM E94 pro vnitřní poréznost a vměstky v kritických odlitcích; ultrazvukové zkoušení (UT) odlitků tlustostěnných tlakových nádob; hydraulické tlakové zkoušky při 1,5× až 2,0× pracovním tlaku pro tělesa ventilů a tělesa čerpadel; a testování těsnosti helia pro aplikace s vysokou integritou těsnění. Ke každému testovanému odlitku jsou přiloženy zkušební certifikáty.
Q8: Jaké normy ASTM platí pro bronzové odlitky?
Klíčové normy ASTM pro odlévání: B62 (olovnatý cínový bronz — C83600 LG2), B148 (odlitky z hliníkového bronzu — C95400, C95800), B584 (pískové odlitky ze slitiny mědi, obecné), B271 (odstředivé odlitky ze slitiny mědi), B369 (odlitky ze slitiny mědi a niklu), bronzové odlitky ze slitiny mědi a niklu 98). Pro britské a evropské projekty se norma BS EN 1982 vztahuje na všechny odlitky ze slitin mědi s označením třídy CC. Ke všem výrobním odlitkům dodáváme MTC dle platné normy.
Q9: Jaký je rozdíl mezi litím do písku a gravitačním litím do bronzu?
Odlévání do písku využívá spotřební formy do písku – nízké náklady na nástroje (500 až 3 000 USD za vzor), jakákoli složitost včetně vnitřních průchodů a zářezů, přesnost CT8–CT10, povrchová úprava Ra 12–25 µm. Gravitační tlakové lití využívá permanentní kovové formy — vyšší náklady na nástroje (3 000 až 15 000 USD na formu), omezené na jednoduché geometrie bez podříznutí, přesnost CT5–CT7, povrchová úprava Ra 5–10 µm, nižší jednotkové náklady pro střední až velké objemy (nad 500 kusů za rok). U většiny těles ventilů a těles čerpadel se u prototypů a malých objemů používá lití do písku, u zavedených výrobků v běžné výrobě se přechází na gravitační lití.
Q10: Jak je odzinkování relevantní pro slitiny na odlévání bronzu?
Odzinkování (selektivní odstraňování zinku ze slitiny korozí) ovlivňuje slitiny mědi s obsahem zinku nad cca 15–20 % v měkké nebo mírně kyselé vodě. Pravé bronzy (LG2, hliníkový bronz, křemíkový bronz, fosforový bronz) obsahují ve většině případů méně než 10 % zinku a nejsou významně ovlivněny odzinkováním. Manganový bronz (26 % Zn) a některé „komerční bronzy“ s vysokým obsahem zinku jsou citlivé a neměly by být specifikovány pro horkovodní instalace nebo aplikace ponořené bez testování odolnosti proti odzinkování.
Q11: Jaká je typická dodací lhůta pro bronzové pískové odlitky od Conex Copper?
Výroba nového vzoru: 2 až 4 týdny. První lití do písku (hrubé): 1 až 2 týdny po schválení modelu. Opracování odlitků: přidejte 1 až 3 týdny. Celková doba dodání prvního artiklu pro opracované a kontrolované odlitky: 5 až 8 týdnů. Opakované objednávky na stávající modely: hrubé odlitky za 1 až 2 týdny; plně obrobeno za 2 až 4 týdny. Nástroje pro gravitační lití: dalších 4 až 6 týdnů na výrobu formy před prvními díly.
Q12: Jaké minimální množství objednávky se vztahuje na zakázkové bronzové odlitky?
Neexistuje žádné pevné minimální množství objednávky – jednotlivé prototypové odlitky jsou přijímány pro zkoušení vzorů a ověřování návrhu. To znamená, že jednotková cena se výrazně zlepšuje nad 10 až 25 kusů na slitinu/vzor, protože vsázka do pece, nastavení vzoru a náklady na kontrolu jsou rozloženy do více jednotek. Pro běžnou výrobu je typické množství objednávek 100+ kusů na vydání, které ospravedlní investice do gravitačních nástrojů a dosáhne nejnižších jednotkových nákladů.