Cztery rodziny materiałów miedzianych
Miedź czerwona, zwana także czystą miedzią, to miedź w postaci pierwiastkowej. Ze względu na różowo-czerwony kolor i warstwę tlenku tworzącą się na jego powierzchni, ogólnie określa się ją po prostu jako miedź. Chińskie materiały z miedzi kutej dzielą się na cztery grupy: zwykła miedź T1, T2, T3 i T4; miedź beztlenowa TU1 i TU2 wraz z odmianami o wysokiej czystości i beztlenowymi w próżni; odtleniona miedź TUP i TUMn; oraz miedź specjalna, do której dodaje się niewielką ilość pierwiastka stopowego w celu poprawy określonych właściwości, obejmującą miedź arsenową, miedź tellurową i miedź srebrową.
Miedź ma dobrą przewodność elektryczną i cieplną oraz doskonałą plastyczność i jest łatwa w obróbce zarówno na gorąco, jak i na zimno. Dzięki tej kombinacji czyste gatunki miedzi są stosowane w dużych ilościach do produkcji drutu, kabli, szczotek, elektrod do obróbki wyładowań elektrycznych i wszelkich innych produktów wymagających wysokiej przewodności. T2, najszerzej stosowany ze zwykłych gatunków, zawiera co najmniej 99,90% miedzi i srebra zgodnie z GB/T 5231, czyli poziomem, który utrzymuje przewodność na najwyższym poziomie komercyjnym, zachowując jednocześnie ekonomiczność.
Mosiądz: miedź i cynk
Mosiądz to stop miedzi i cynku o jasnożółtej barwie. Dwuskładnikowy stop miedzi-cynku nazywany jest mosiądzem zwykłym, a stop zawierający więcej niż dwa pierwiastki nazywany jest mosiądzem specjalnym. Dodatek cynku zwiększa wytrzymałość, twardość i skrawalność, jednocześnie zmniejszając przewodność, a także zmienia kolor z czerwonego na żółty w miarę wzrostu zawartości cynku. Mosiądz charakteryzuje się dużą odpornością na zużycie, dlatego wykorzystuje się go na zawory, rury wodociągowe, przyłącza klimatyzacji wewnątrz i na zewnątrz urządzenia oraz grzejniki. Komercyjne taśmy mosiężne zazwyczaj zawierają 55 - 70% miedzi i resztę cynku, a na rynku taśm i rur dominują gatunki miedzi H62 i H65 zawierające 62% i 65%. Mosiądz produkowany jest zgodnie z ASTM B36/B36M na płyty, arkusze, taśmy i pręty walcowane, z oznaczeniami GB/T 5231 dla wyrobów kutych i numerami materiałów EN 1412 dla zamówień europejskich.
Brąz: miedź z cyną lub ołowiem
Brąz jest najwcześniejszym stopem w historii hutnictwa metali. Otrzymuje się go przez dodanie cyny lub ołowiu do czystej miedzi i ma dziś szczególne znaczenie historyczne, a także wartość przemysłową. Głównymi odmianami są brąz cynowy, brąz aluminiowy i brąz specjalny, zwany także stopem o wysokiej zawartości miedzi. W porównaniu z czystą miedzią brąz ma wyższą wytrzymałość i niższą temperaturę topnienia: brąz z 25% zawartością cyny topi się w temperaturze około 800 stopni, podczas gdy czysta miedź topi się w temperaturze 1083 stopni. Brąz również dobrze się odlewa, zapewnia odporność na zużycie i stabilność chemiczną, dzięki czemu nadaje się do odlewania wszelkiego rodzaju urządzeń, części mechanicznych, łożysk i przekładni. Brąz cynowy-fosforowy, zawierający 3 - 10% cyny i 0.03 - 0.35% fosforu, to wersja najczęściej stosowana do łożysk, tulei, przekładni i sprężyn, produkowana zgodnie z ASTM B139/B139M dla prętów i prętów, ASTM B103/B103M dla płyt, arkuszy i taśm oraz z odpowiednimi oznaczeniami europejskimi i japońskimi.
Standardy, formularze i selekcja
| Rodzina | Typowe oznaczenia | Główne formy dostaw |
|---|---|---|
| Zwykła miedź | T1, T2, T3, T4 | Drut, kabel, taśma, arkusz, szyna zbiorcza, rura |
| Miedź beztlenowa | TU1, TU2 | Rura, pasek, pręt, elementy próżniowe |
| Odtleniona miedź | TUP, TUMn | Rura, rura, blacha, złączki |
| Specjalna miedź | Arsen, tellur, srebrna miedź | Pręt, pręt, styki, rurka skraplacza |
| Mosiądz | H62, H65, H68, C26000, C26800 | Taśma, rura, pręt, złączki, sprzęt |
| Brązowy | Brąz cynowy, brąz aluminiowy, brąz fosforowy | Pręt, pręt, odlew, łożysko, kolba przekładni |
Oznaczenia miedzi i stopów miedzi do obróbki plastycznej są określone w normie GB/T 5231, przy czym norma GB/T 2059 obejmuje miedź i taśmy ze stopów miedzi, a norma ASTM B152/B152M obejmuje blachę, blachę, taśmę i pręty walcowane z miedzi. Europejski system numeracji definiuje norma EN 1412, a norma ISO 1190-1 podaje międzynarodowe zasady oznaczania, zatem specyfikację zapisaną w jednym systemie można przekształcić na inny bez zmiany materiału.
Jak wybrać właściwą rodzinę
Wybór zaczyna się od funkcji części. Tam, gdzie głównym wymaganiem jest przewodność elektryczna lub cieplna, stosuje się miedź zwykłą lub beztlenową, a gatunki beztlenowe wybiera się zawsze, gdy część będzie lutowana lub wyżarzana w atmosferze redukującej. Tam, gdzie część musi być odporna na zużycie, utrzymywać gwint lub być obrabiana z dużą prędkością, zwykle lepszym wyborem jest mosiądz, którego niższa przewodność jest akceptowana jako kompromis. Tam, gdzie należy połączyć wytrzymałość, odporność na zużycie i odporność na korozję, wybiera się brąz. Tam, gdzie wymagana jest specyficzna właściwość, np. swobodna obróbka-materiału niezawierającego ołowiu lub zwiększona odporność na mięknięcie w temperaturze, rozwiązaniem jest rodzina specjalnych miedzi poprzez dodatki arsenu, telluru lub srebra.
Wszystkie sześć rodzin jest dostarczanych w postaci rur i rurek, płyt, arkuszy, taśm, cewek, prętów, prętów, drutu, profili i złączek, ze składem chemicznym, właściwościami mechanicznymi i wymiarami certyfikowanymi dla każdego wytopu. Przy wyborze należy podać rodzinę i gatunek, odniesienie do normy, stan, wymiary z tolerancjami oraz wymagane certyfikaty, aby dostarczony materiał dokładnie odpowiadał rysunkowi.
Często zadawane pytania
P: Jaka jest różnica między miedzią T2 a miedzią TU1?
Odp.: T2 to zwykła miedź zawierająca co najmniej 99,90% miedzi i srebra oraz kontrolowaną zawartość tlenu. TU1 to miedź beztlenowa, w której tlen jest ograniczony do bardzo niskiego poziomu, co eliminuje ryzyko kruchości wodorowej podczas lutowania i wyżarzania.
P: Czym różni się mosiądz od brązu?
Odp.: Mosiądz to stop miedzi i cynku, natomiast brąz to stop miedzi z cyną lub ołowiem. Mosiądz jest mocniejszy i łatwiejszy w obróbce przy danym koszcie, podczas gdy brąz oferuje większą wytrzymałość, lepszą odporność na zużycie i niższą temperaturę topnienia odlewu.
P: Dlaczego brąz ma niższą temperaturę topnienia niż miedź?
Odp.: Dodatek cyny obniża temperaturę topnienia, więc brąz zawierający 25% cyny topi się w temperaturze około 800 stopni w porównaniu z 1083 stopniami czystej miedzi. Niższa temperatura topnienia jest jednym z powodów, dla których brąz jest tak dobrze odlewany.
P: Którą rodzinę miedzi należy zastosować w przewodnikach elektrycznych?
Odp.: Zwykła miedź, taka jak T2 lub miedź beztlenowa, taka jak TU1, w zależności od tego, czy część będzie podgrzewana w atmosferze redukującej. Obydwa zapewniają najwyższą przewodność, a specjalne gatunki miedzi są stosowane tylko wtedy, gdy wymagana jest specyficzna obróbka lub właściwości temperaturowe.
P: Do czego służą specjalne gatunki miedzi?
Odp.: Miedź arsenowa jest odporna na mięknięcie i jest stosowana do rur skraplacza, maszyn z miedzi tellurowej swobodnie do styków i złączy, a miedź srebrna jest odporna na mięknięcie w podwyższonej temperaturze do pracy szyn zbiorczych i komutatora.
P: Które standardy regulują klasyfikacje?
A: GB/T 5231 dla oznaczeń miedzi i stopów miedzi do obróbki plastycznej, GB/T 2059 dla taśm, ASTM B152/B152M dla wyrobów płaskich z miedzi, ASTM B36/B36M dla mosiądzu, ASTM B103/B103M i ASTM B139/B139M dla brązu fosforowego, EN 1412 dla europejskich numerów materiałów i ISO 1190-1 dla oznaczeń międzynarodowych.
