管道切割機(jī)制造所銅合金零件

在自然界中，銅是一種金屬元素，也是一種過渡元素，化學(xué)符號(hào)Cu，英文copper，原子序數(shù)29。純銅是柔軟的金屬，表面剛切開時(shí)為紅橙色帶金屬光澤，單質(zhì)呈紫紅色。延展性好，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性高，因此在電纜和電氣、電子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，可以組成眾多種合金。銅合金機(jī)械性能優(yōu)異，具有較高的耐磨性，尤其是與鐵合金組合的滑動(dòng)軸承具有很高的密封性。銅的電阻率很低，其中最重要的數(shù)青銅和黃銅。此外，銅也是耐用的金屬（有時(shí)也被稱為綠色金屬），可以多次回收而無(wú)損其機(jī)械性能。下面就簡(jiǎn)單介紹一下銅在管道切割工具制造中的作用及其屬性：

1. 純銅

純銅呈紫紅色，又稱紫銅，在地球上的儲(chǔ)量較少。純銅的相對(duì)密度為8.9g/cm3，熔點(diǎn)為1083℃，呈面心立方晶體結(jié)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能（僅次于銀），較高的塑性和耐蝕性，但強(qiáng)度、硬度較低，不能通過熱處理強(qiáng)化，常通過添加合金元素來改善其性能。工業(yè)用純銅按其雜質(zhì)含量的不同分為四種：T1、T2、T3、T4,編號(hào)越大，純度越低。

管道切割機(jī)制造中利用銅的延展性和耐磨性常用來制造滑動(dòng)軸承及蝸輪等零配件。而在其它工業(yè)中利用銅的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好，塑性好，硬度低及耐腐蝕性好等優(yōu)良性能來制造電線、電纜、導(dǎo)電螺釘、墊片、墊圈、油管等。

銅是逆磁性物質(zhì)，制作的儀器和機(jī)件不受外來磁場(chǎng)干擾，對(duì)磁性儀器、定位儀器和其他防磁器械具有重要意義。

2. 銅合金

純銅雖然物理化學(xué)性能優(yōu)良，但強(qiáng)度不高，需進(jìn)行合金化以滿足管道切割機(jī)的機(jī)械性能要求。含有合金元素的銅稱為銅合金，按色澤的不同分為黃銅、青銅和白銅三種。

2.1黃銅

以鋅為主加元素的銅合金，其外觀色澤呈金黃色，故稱作黃銅。而黃銅又分為普通黃銅和特殊黃銅兩類。

2.1.1普通黃銅 普通黃銅是銅鋅二元合金，鋅能大量溶于銅中形成α固溶體，當(dāng)鋅的溶解度大于39%時(shí)，普通黃銅中出現(xiàn)第二相β′（CuZn化合物），β′相是一種硬而脆的相，因此當(dāng)鋅含量過高時(shí)，普通黃銅的塑性會(huì)大大降低，但具有良好的鑄造性能（流動(dòng)性好、偏析傾向小、組織致密）。含鋅量低的普通黃銅具有良好的塑性，可通過擠壓、沖壓、彎曲等方法成形。

2.1.2.特殊黃銅 在普通黃銅中加入其他合金元素所組成的合金，稱為特殊黃銅，常加入的合金元素有Sn、Si、Pb、Fe等，用以改善和提高黃銅的強(qiáng)度、鑄造性能、切削性能、耐蝕性能等，根據(jù)所加元素不同，相應(yīng)稱作錫黃銅、硅黃銅……。

普通黃銅的代號(hào)用“H+數(shù)字”來表示，“H”是“黃”字的漢語(yǔ)拼音字首，數(shù)字表示含銅量的百分?jǐn)?shù),如H80表示含80%Cu，20%Zn的普通黃銅。特殊黃銅的代號(hào)用“H+主加元素符號(hào)（鋅除外）+銅含量的百分?jǐn)?shù)+主加元素含量的百分?jǐn)?shù)”表示,如HPb59-1表示含59%的銅和1%的鉛、其余為鋅的鉛黃銅。若為鑄造用黃銅，則以“Z”（鑄字的漢語(yǔ)拼音字首）+Cu+其他元素符號(hào)+數(shù)字來表示，數(shù)字表示前邊元素的百分含量。

銅合金還用于管道切割機(jī)刀片及合金的焊接用料上。而硬釬焊屬于高溫釬焊工藝，大多數(shù)硬釬焊溫度在1200~1400F°，（比軟釬焊的溫度高得多，但比熔焊的溫度低得多）。與軟釬焊一樣，硬釬焊依靠毛細(xì)作用使接縫填滿釬料。有許多不同種類的硬釬料合金，可以用來焊接幾乎任何種類的金屬或金屬合金。

美國(guó)焊接學(xué)會(huì)根據(jù)硬釬料中含有金屬元素的種類將它們分為幾種類型。例如，BCu表示硬釬焊銅釬料，BAISi是鋁硅硬釬料。每一種硬釬料中，有時(shí)會(huì)給出不同的技術(shù)參數(shù)，以說明每一種釬料合金的成分和含量。

2.2青銅

除了以鋅或鎳為主加元素的銅合金外，其余銅合金稱為青銅,外觀色澤多為棕綠色,分為普通青銅（錫青銅）和特殊青銅（無(wú)錫青銅）兩類。

2.2.1普通青銅

普通青銅是以錫為主加元素的銅合金，又稱為錫青銅。錫可以溶于銅中形成固溶體，也可以與銅化合生成化合物Cu31Sn8（δ相）。當(dāng)錫的含量較低時(shí)（小于5%～6%），錫青銅呈單一的固溶體組織，具有較好的塑性；當(dāng)錫含量較高時(shí)（大于10%），出現(xiàn)了硬而脆的δ相，塑性明顯降低，并隨含錫量的增多，強(qiáng)度下降，脆性增加。

管道切割機(jī)中使用的錫青銅的含錫量為3%～14%。錫青銅具有良好的減磨性、抗磁性及低溫韌性,在大氣、淡水、海水及高壓過熱蒸汽中的耐蝕性能比黃銅更高，但抗酸腐蝕能力較差。

2.2.2特殊青銅 特殊青銅是不含錫的青銅合金,根據(jù)主加元素的不同，主要有鋁青銅、硅青銅、鈹青銅和鉛青銅等。由于特殊青銅中添加的合金元素不同，性能也各具特色，如鋁青銅具有耐磨、耐蝕性好、價(jià)格低廉的特點(diǎn)；鈹青銅具有較高的彈性極限和疲勞極限。

普通青銅的表示方法是：“Q+主加元素符號(hào)+主加元素平均含量的百分?jǐn)?shù)+其他合金元素平均含量的百分?jǐn)?shù)”?！?/span>Q”是“青”字的漢語(yǔ)拼音字首，如QSn10-1表示含錫量為10%，其他合金元素含量為1%的錫青銅。特殊青銅的表示方法與普通青銅類似，如QAl9-4表示主加元素鋁含量為9%左右，含其他元素平均含量為4%的鋁青銅。鑄造錫青銅則與鑄造黃銅表示方法類同。

2.3白銅

以鎳為主添加元素的銅合金稱為白銅，分為普通白銅（只含有Cu與Ni）和特殊白銅（除Cu、Ni外，還含有其它合金元素）兩類。

2.3.1普通白銅 普通白銅具有較好的強(qiáng)度和優(yōu)良的塑性，能進(jìn)行冷、熱變形，抗蝕性很好，電阻率較高且電阻溫度系數(shù)很小，主要用于制造船舶儀器零件、化工機(jī)械零件及醫(yī)療器械等。

2.3.2特殊白銅 白銅中添加其它合金元素，得到特殊白銅，添加元素不同，性能和用途也不同，如錳含量高的錳白銅可制作熱電偶絲、測(cè)量?jī)x器等。

銅的表示方法是：“B+主加元素的平均含量百分?jǐn)?shù)”,如B19表示19%Ni的普通白銅。特殊白銅的表示方法是：“B+除Ni以外的主加元素符號(hào)+鎳平均含量的百分?jǐn)?shù)+主加元素平均含量的百分?jǐn)?shù)”,如BZn15-20表示含15%Ni、20%Zn的鋅白銅。

總之，銅及銅合金屬于貴金屬，在無(wú)特殊性能要求的條件下，一般機(jī)器零件不選用銅合金，而管道切割作業(yè)中，需要切割鋼管、合金管（美標(biāo)X80系列管材）等銅材，在機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性等提出了更高的要求。因此，管道切割機(jī)制造中使用銅料用來做抗壓即抗磨用零配件，可見其性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它鋁合金替代品的機(jī)械。

參考文獻(xiàn)：

1.       P·肖丁, J·拉斯穆斯. 銅焊不銹鋼制品的方法: CN 2008.

2.       曹育文, 馬莒生, 唐祥云,等. Cu—Ni—Si系引線框架用銅合金成分設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 1999, 009(004):723-727.

3.       徐建林, 喇培清, 陳超,等. Friction and Wear Behavior of As-Cast Cu-14Al-4Fe-Mn Aluminum Bronze Alloy鑄造鋁青銅合金Cu-14Al-4Fe-Mn的摩擦磨損性能[J]. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 24(005):438-442.