1. مقدمه
برنجی در مقابل برنز, دو آلیاژ برجسته مبتنی بر مس, هزاره ها به تمدن خدمت کرده اند.
در حالی که براق فلزی گرم و نامگذاری مشابه آنها اغلب گیج می شوند, این آلیاژها دارای ترکیبات شیمیایی متمایز هستند, خواص, و برنامه های کاربردی.
از نقش آنها در سلاح های باستانی و سکه تا کاربردهای مدرن در سیستم های برقی و محیط های دریایی,
تصمیم بین برنج و برنز به معیارهای بیشمار: عملکرد مکانیکی, مقاومت شیمیایی, اولویت, و راندمان هزینه.
درک تفاوت های ظریف آنها برای انتخاب مواد مناسب برای عملکرد مناسب ضروری است.
2. برنج چیست?
برنج یک است آلیاژ مس برای آن شناخته شده است قابلیت کار عالی, ظاهر طلایی جذاب, و قدرت مکانیکی متوسط.
بسته به محتوای روی و وجود عناصر آلیاژی اضافی, برنج می تواند طیف گسترده ای از جسمی را به نمایش بگذارد, مکانیکی, و خواص شیمیایی.
این یکی از متنوع ترین آلیاژهای مهندسی است و در آن بسیار مورد استفاده قرار می گیرد قطعات الکتریکی, وسایل تزئینی, وسایل لوله کشی, آلات موسیقی, و قطعات دقیق ماشینکاری.
ویژگی تعریف برنج ترکیب قابل تنظیم آن است: با تنظیم نسبت مس به روی روی و معرفی عناصر جزئی مانند منجر شود, قلع, آلومینیوم, منگنز, سیلیکون, یا آهن,
مهندسان می توانند عملکرد آلیاژ را متناسب با برنامه های خاص سفارشی کنند.
ترکیب شیمیایی & سیستم های آلیاژ
برنج ها به طور معمول بر اساس آنها طبقه بندی می شوند ساختار فاز و محتوای روی:
- برنج آلفا (α-brass)
-
- محتوای روی: تا 37 ~
- ساختار: محلول جامد تک فاز
- خواص: قابلیت کارایی سرد عالی, انعطاف پذیری, مقاومت در برابر خوردگی خوب
- برنامه های کاربردی: نقاشی عمیق, ریسندگی, شکل گیری سرد
- برنج آلفا (برنج دوبلکس)
-
- محتوای روی: 37-45 ٪
- ساختار: دو فاز (بوها + شرح)
- خواص: قوی تر و سخت تر, اما کمتر انعطاف پذیر است; مناسب برای کار گرم
- برنامه های کاربردی: قذ, بدنه دریچه ها, اتصالات سنگین
- برنج سرب (برنج برش آزاد)
-
- محتوای اصلی: ~ 1-3 ٪
- خواص: ماشینکاری برتر به دلیل وجود ذرات سرب ریز پراکنده
- برنامه های کاربردی: اجزای دقیق ماشینکاری, سخت افزار لوله کشی, اتصال دهنده ها
- آلیاژهای برنجی خاص
-
- عناصر آلیاژی مانند آلومینیوم (ال) برای مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی, سیلیکون (و) برای بهبود مقاومت در برابر سایش, و قلع (Sn) برای تقویت مقاومت در برابر دینکسیون
- برنامه های کاربردی: سخت افزار دریایی, پایانه های برقی, کاربردهای تزئینی
نمرات و استانداردهای مشترک
| درجه | استاندارد | ترکیب معمولی | خصوصیات و برنامه ها |
| C26000 | ASTM B135 | مس 70%, روی 30% | <ص.; قابلیت کارایی سرد عالی; در هسته های رادیاتور استفاده می شود, مهمات, و تزئینات تزئینی |
| C36000 | ASTM B16 | مس 61.5%, روی 35.5%, PB ~ 3 ٪ | برنج برش آزاد با ماشینکاری برجسته; ایده آل برای ماشین های پیچ اتوماتیک |
| H62 | GB/T 5231 (چین) | مس 62%, روی 38% | برنجی با هدف عمومی با عملکرد گرم خوب; در اتصال دهنده ها استفاده می شود, قطعات دریچه, و پرچ ها |
| H59 | GB/T 5231 (چین) | مس 59%, روی 41% | قوی تر اما کمتر انعطاف پذیر; در اجزای ساختاری مکانیکی استفاده می شود |
| CZ108 | BS یکی 12163 | مشابه C27200 | برنج آلفا; خصوصیات تشکیل و جوشکاری خوب; در سخت افزار معماری و مهندسی عمومی استفاده می شود |
3. برنز چیست?
برنز یک خانواده گسترده از آلیاژهای مبتنی بر مس در درجه اول با قلع آلیاژ می شوند,
اگرچه عناصر دیگری مانند آلومینیوم, سیلیکون, فسفر, و منگنز نیز در سیستم های برنز مدرن عوامل آلیاژی مشترک هستند.
در حالی که از لحاظ تاریخی اصطلاح "برنز" به شدت به آلیاژهای مس متری اشاره شده است, اکنون شامل طیف گسترده ای از آلیاژها با خواص متنوع متناسب با نیازهای خاص صنعتی است.
برنز برای آن شناخته شده است استحکام بالا, مقاومت در برابر خوردگی برتر, عملکرد عالی سایش, و توانایی تشکیل یک پتینه محافظ پایدار, به خصوص در محیط های خشن.
این هزاران سال است که به دوران برنز باز می گردد و همچنان به طور گسترده ای در آن مورد استفاده قرار می گیرد دریایی, ساختاری, برقی, وابسته به هنرپیشه, و برنامه های کاربردی.
تفاوت اصلی بین برنج و برنز در عناصر آلیاژ آنها نهفته است: برنجی در درجه اول است مس + روی, در حالی که برنز به طور کلی است مس + قلع (یا عناصر دیگری مانند آل, و, پ, منگنز).
برنز به طور معمول قدرت بالاتری دارد, سختی, و مقاومت در برابر خوردگی و خستگی فلزی, البته با هزینه بالاتر و ماشینکاری پایین تر در مقایسه با برنج.
ترکیب شیمیایی & سیستم های آلیاژ
آلیاژهای برنز توسط عنصر اصلی آلیاژ آنها فراتر از مس طبقه بندی می شوند:
- فسفر برنز (مس - sn -p)
-
- محتوای قلع: 0.5-11 ٪, با فسفر ردیابی
- خصوصیات: مقاومت در برابر خستگی بالا, اصطکاک کم, خصوصیات بهاری عالی
- برنامه های کاربردی: بلبرینگ, چشمه ها, کانکتورهای الکتریکی, چرخ دنده ها
- آلومینیوم برنز (با -)
-
- محتوای آلومینیومی: 5-12 ~
- خصوصیات: مقاومت در برابر خوردگی استثنایی (به خصوص در آب شور), استحکام بالا
- برنامه های کاربردی: سخت افزار دریایی, دریچه ها, پمپ ها, بوش های هوافضا
- سیلیکون برنز (با و)
-
- محتوای سیلیکونی: 2-6 ٪
- خصوصیات: قابلیت بازیگری خوب, مقاومت در برابر خوردگی, و قدرت متوسط
- برنامه های کاربردی: سخت افزار معماری, مجسمه ها, اتصال دهنده ها
- منگنز برنز (cu -zn -mn -fe)
-
- از نظر فنی یک نوع برنجی, اما اغلب به دلیل ویژگی های قدرت مشابه با برنز گروه بندی می شوند
- خصوصیات: استحکام کششی بالا, مقاومت در برابر سایش خوب
- برنامه های کاربردی: یاتاقان های سنگین, شفت پروانه, میل سوپاپ
نمرات و استانداردهای مشترک
| درجه | استاندارد | ترکیب معمولی | خصوصیات و برنامه ها |
| C51000 | ASTM B139 | مس 95%, Sn 5%, ردیابی | برنز فسفر; مقاومت در برابر خستگی زیاد و خصوصیات بهاری; در بوش ها استفاده می شود, چرخ دنده ها, کنتاکت های الکتریکی |
| C54400 | ASTM B139 | مس 95%, Sn 4%, پب 1% | برنز فسفر; قابلیت تغییرپذیری بهبود یافته برای اجزای دقیق |
| C63000 | ASTM B150 | مس 83%, ال 10%, در 5%, Fe 2% | برنز آلومینیوم نیکل; مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی برتر; ایده آل برای پروانه های دریایی, پمپ ها |
| C64200 | ASTM B150 | مس 93.5%, ال 6%, و 0.5% | برنز آلومینیوم سیلیکون; مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی خوب; در ساقه های دریچه و اتصال دهنده ها استفاده می شود |
| C86300 | ASTM B271 | مس 70%, منگنز 2.5%, Fe 3%, روی 24% | برنز منگنز; آلیاژ بلبرینگ با استحکام بالا; برای قطعات مکانیکی باربری استفاده می شود |
4. عملکرد مکانیکی برنجی در مقابل برنز
هنگام انتخاب بین برنز در مقابل برنج برای برنامه های مهندسی, عملکرد مکانیکی یک معیار مهم است.
در حالی که هر دو آلیاژهای مس هستند, خصوصیات مکانیکی آنها بر اساس ترکیب متفاوت است, پردازش, و ساختار فاز.
قدرت مکانیکی و مقایسه انعطاف پذیری
| نوع آلیاژ | استحکام کششی (MPa) | قدرت تسلیم (MPa) | ازدیاد طول (%) | سختی (کیفی) |
| C26000 (کارتریج برنجی) | 300-500 | 100–250 | 30–50 | متوسط |
| C36000 (برنج برش آزاد) | 400-550 | 250-400 | 20-35 | متوسط تا کم (به دلیل محتوای سرب) |
| C51000 (فسفر برنز) | 350-550 | 200-400 | 15–30 | بالا (با بار چرخه ای عالی است) |
| C54400 (برنز فسفر) | 400-600 | 250-450 | 12- 25 | بالا |
| C63000 (آلومینیوم برنز) | 550-800 | 300-600 | 10-20 | بسیار بالا (مقاوم در برابر ضربه و خستگی) |
| C86300 (منگنز برنز) | 600–850 | 400-600 | 10-20 | بالا |
سختی (برینل, ویکرز, راکول)
| نوع آلیاژ | برینل (HB) | ویکرز (HV) | راکول (b/h) |
| برنج C26000 | 65-110 پوند | 80-120 پوند | ~ RB 60-80 |
| C36000 برش رایگان | 110-150 پوند | 120-160 پوند | ~ RB 80-95 |
| برنز C51000 Phos | 80-130 پوند | 100-160 پوند | ~ RB 70-85 |
| c63000 al برنز | 150-200 پوند | 180-230 پوند | ~ RC 25-35 |
| برنز C86300 منگنز | 170-230 پوند | 200-270 پوند | ~ RC 25-35 |
عمر خستگی در بارگذاری چرخه ای
| نوع آلیاژ | حد تحمل (MPa) | یادداشت ها |
| برنج آلفا (C26000) | 100-150 پوند | حساس به نقص سطح و استرس استرس |
| برنز (C63000) | 250-350 پوند | مقاومت در برابر خستگی برتر |
| فسفر برنز | 150-250 پوند | عالی برای برنامه های بهاری چرخه ای |
5. برنجی در مقابل برنز: فیزیکی & جدول مقایسه خواص حرارتی
| اموال | برنج (دامنه معمولی) | برنز (دامنه معمولی) | اظهارات |
| تراکم | 8.3 – 8.7 g/cm³ | 7.5 – 8.9 g/cm³ | برنز با عناصر آلیاژ بیشتر متفاوت است (به عنوان مثال. قلع, آلومینیوم, منگنز) |
| قدرت خاص | 45 – 65 kn · m/kg | 55 – 85 kn · m/kg | برنز به طور کلی در هر واحد وزن قوی تر است |
| هدایت حرارتی | 95 – 130 W/m·K | 35 – 70 W/m·K | برنج گرما را بهتر انجام می دهد; ایده آل برای قطعات انتقال حرارتی |
| انتشار حرارتی | ~ 3.5 - 4.0 mm²/s | ~ 1.8 - 2.8 mm²/s | برنجی سریعتر گرما را پخش می کند; برنز تغییرات گرما را کاهش می دهد |
| ضریب انبساط حرارتی (CTE) | 20 پوند - 21 × 10 ⁻⁶ /k | 16 پوند - 18 × 10 ⁻⁶ /k | برنز ثبات بعدی بعدی در نوسانات دما را ارائه می دهد |
| ظرفیت حرارتی خاص | ~ 0.38 j/g · k | ~ 0.35 j/g · k | برنج برای ذخیره حرارت کمی بهتر است |
| مقاومت در برابر شوک حرارتی | متوسط | بالا | برنز در برابر تغییر سریع دما در برابر ترک خوردگی مقاومت می کند |
| ثبات ابعادی | متوسط تا کم | بالا | برنز در محیط های دوچرخه سواری حرارتی دقیق ترجیح داده می شود |
6. صوتی & خصوصیات زیبایی شناسی برنجی در مقابل برنز
رزونانس و میرایی در سازهای موسیقی (زنگ ها, سایمبال, رشته)
- سازهای برنجی: برنج ماده اصلی سازهای موسیقی مانند ترومپت ها است, ترومبون ها, و شاخ.
امپدانس آکوستیک نسبتاً بالا و خاصیت رزونانس خوب به آن اجازه می دهد تا روشن شود, صداهای قدرتمند.
توانایی آلیاژ در ارتعاش آزادانه در فرکانسهای خاص ، به ابزارهای برنجی رنگهای غنی از آنها می دهد. - برنز در سازهای کوبه ای: برنز به طور گسترده ای در سازهای کوبه ای مانند زنگ ها استفاده می شود, سایمبال, و گونگ.
برنزهای قلع, به طور خاص, به دلیل خاصیت آکوستیک عالی خود شناخته شده اند.
آنها ترکیبی منحصر به فرد از رزونانس و میرایی دارند, که منجر به گرم شدن می شود, صدای غنی با پایداری طولانی.
به عنوان مثال, زنگ های کلیسای ساخته شده از برنز عمیق, تن های صوتی که می توانند مسافت های طولانی داشته باشند.
طیف رنگی: برنج زرد در مقابل برنز مایل به قرمز در مقابل پایان
- رنگ برنج: رنگ برنج بسته به محتوای روی آن متفاوت است. برنج های کم روی رنگ مایل به زرد مایل به قرمز دارند, در حالی که برنج های روی بالاتر طلایی تر هستند.
این روشن, رنگ جذاب باعث می شود که برنج یک انتخاب محبوب برای کاربردهای تزئینی باشد, مانند سخت افزار, جواهرات, و لهجه های معماری. - رنگ برنز: برنز به طور معمول دارای رنگ قهوه ای مایل به قرمز است, که بسته به ترکیب آلیاژ می تواند کمی متفاوت باشد.
با گذشت زمان, برنز می تواند یک پتینه ایجاد کند, که می تواند از سبز مایل به سبز باشد (در محیط های فضای باز) به قهوه ای تیره تر, افزودن به جذابیت زیبایی شناختی آن, به خصوص در مجسمه های هنری و معماری. - پایان طلا: برای تقویت ظاهر آنها می توان برس و برنز را به پایان رساند.
پایان های طلایی می تواند از روکش های طلای روشن و روشن تا پتینه های عتیقه فروشی بیشتر باشد, اجازه می دهد طیف گسترده ای از گزینه های زیبایی شناسی در محصولات تزئینی.
تکنیک های تزئینی: حکاکی کردن, حصیر, آبکاری
- حکاکی کردن: هر دو برنج و برنز را می توان برای ایجاد طرح های پیچیده ای قرار داد. اچینگ شامل استفاده از مواد شیمیایی برای حذف انتخاب مواد از سطح است, آشکار کردن الگوی مورد نظر.
این روش معمولاً در تولید پلاک های تزئینی استفاده می شود, سکه ها, و اشیاء هنری. - حصیر: همانطور که قبلاً ذکر شد, برنز به طور طبیعی با گذشت زمان یک پتینه ایجاد می کند. با این حال, برای دستیابی به اثرات زیبایی شناسی خاص می تواند به صورت مصنوعی القا شود.
برنج, از تکنیک های حفاظت می توان برای ایجاد پایان های پیری یا عتیقه استفاده کرد. - آبکاری: آبکاری یکی دیگر از تکنیک های تزئینی محبوب است. برنج را می توان با طلا آبکاری کرد, نقره ای, یا نیکل برای تقویت ظاهر آن و محافظت از آن در برابر خوردگی.
برنز نیز می تواند آبکاری شود, اگرچه به دلیل جذابیت زیبایی شناسی طبیعی و احتمال اینکه آبکاری در توسعه پتینه مشخصه آن دخالت کند ، کمتر رایج است.
7. برقی & خواص مغناطیسی برنز در مقابل برنج
برنج در مقابل برنز رفتارهای الکتریکی و مغناطیسی متمایز نشان می دهد که بر مناسب بودن آنها در الکتریکی تأثیر می گذارد, الکترونیکی, و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) برنامه های کاربردی.
رسانایی الکتریکی
| مواد | رسانایی الکتریکی (% IACS)* | برنامه های کاربردی معمولی |
| برنج (C26000) | 15 – 28% | کانکتورهای الکتریکی, پایانه ها, سوئیچ ها |
| فسفر برنز (C51000) | 5 – 8% | چشمه, اتصال دهنده ها, مخاطبین کم جریان |
| آلومینیوم برنز (C63000) | 7 – 10% | اتصالات مقاوم در برابر خوردگی, مخاطبین ویژه |
IACS = استاندارد مس بین المللی آنیل (100% = هدایت مس خالص)
- آلیاژهای برنج به طور کلی ارائه می دهد هدایت الکتریکی متوسط, برای بسیاری از اجزای الکتریکی که در آن هدایت و قدرت مکانیکی متعادل هستند کافی است.
- آلیاژهای برنز داشتن هدایت الکتریکی پایین, بیشتر به دلیل عناصر آلیاژ آنها (قلع, فسفر, آلومینیوم),
در صورت نیاز به هدایت الکتریکی زیاد ، آنها را در جایی که مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی در اولویت قرار دارد ، آنها را کمتر مناسب کنید.
خواص مغناطیسی
| مواد | نفوذپذیری مغناطیسی (μR) | رفتار مغناطیسی |
| برنج | 1.0 پوند (غیر مغناطیسی) | اساساً غیر مغناطیسی |
| فسفر برنز | 1.0 پوند (غیر مغناطیسی) | غیر مغناطیسی |
| منگنز برنز | کمی مغناطیسی | می تواند مغناطیس ضعیف را نشان دهد |
- هر دو برنج و بیشتر آلیاژهای برنز غیر مغناطیسی هستند, که در برنامه هایی که نیاز به تداخل مغناطیسی دارند ، سودمند است.
- برخی از برنزهای تخصصی مانند برنز منگنز ممکن است خواص مغناطیسی جزئی داشته باشد اما تا حد زیادی غیر فروموگناسیون باقی مانده است.
ملاحظات محافظ EMI/RFI
- به دلیل هدایت متوسط و ماهیت غیر مغناطیسی, برنجی اغلب در استفاده می شود اجزای محافظ EMI/RFI مانند اتصالات و محوطه ها, تعادل هدایت با استحکام مکانیکی.
- هدایت پایین برنز اثربخشی خود را در محافظ در مقایسه با برنج کاهش می دهد,
اما مقاومت در برابر خوردگی برتر آن باعث می شود که برای محیط های سخت که در آن محافظ EMI ثانویه است ، مناسب باشد. - آبکاری با فلزات بسیار رسانا (به عنوان مثال, نقره یا مس) بر روی برنج یا برنز می تواند هدایت سطح را برای عملکرد بهتر EMI/RFI بهبود بخشد.
8. مقاومت در برابر خوردگی & رفتار سطحی
- ضد عفونی: برنج می تواند از شستشوی روی در محیط های خورنده یا کلرید رنج ببرد, تضعیف مواد.
- شستشوی قلع: برنز در برابر خوردگی عمومی بهتر مقاومت می کند و Dezincification را تجربه نمی کند, اگرچه قلع می تواند در رسانه های بسیار اسیدی شسته شود.
- ترک خوردگی ناشی از استرس: برنج مستعدتر است, به ویژه در محیط های غنی از آمونیاک.
- عملکرد دریایی: برنزهای آلومینیوم و سیلیکون هستند فوق العاده مقاوم در برابر خوردگی, به طور گسترده ای در ساختارهای دریایی و دریایی.
- پتینه: شکل های برنز a پایدار, پتینه محافظ, در حالی که برنج لکه دار می شود و ممکن است نیاز به پولیش یا آب بندی داشته باشد.
9. ساخت & تشکیل برنجی در مقابل برنز
رفتار ریخته گری: سیالیت, انقباض, و تخلیه
ریخته گری برای بسیاری از اجزای برنج و برنز یک مسیر تولید اولیه باقی مانده است. درک ویژگی های ریخته گری آنها به بهینه سازی طراحی و به حداقل رساندن نقص کمک می کند.
- برنج دارای سیالیت برتر است, با مقادیر رسیدن تقریباً 40-45 سانتی متر در مقیاس تست سیالیت, فعال کردن هندسه های پیچیده مانند اتصالات معماری دقیق و دریچه های دقیق.
نرخ انقباض آن به طور معمول بین 1.5% و 2.0%, که به حفظ دقت بعدی کمک می کند. - در مقابل, آلیاژهای برنز سیالیت متوسط را نشان می دهند, تقریباً از 30-38 سانتی متر, که ریخته گری اشکال بسیار نازک یا پیچیده را به چالش می کشد.
انقباض می تواند به 2.0% به 2.5%, نیاز به کمک هزینه در طراحی قالب برای جلوگیری از نقص ریخته گری.
تخلخل در ریخته گری های برنز شیوع بیشتری دارد, مخصوصاً بدون رژیمهای خنک کننده بهینه, تأثیر یکپارچگی مکانیکی.
کار سرد: انعطاف پذیری و تشکیل محدودیت
کار سرد فلزات زیر دمای تبلور مجدد آنها را شکل می دهد, افزایش قدرت از طریق سخت شدن کرنش اما خواستار انعطاف پذیری کافی.
- برنج در عملکرد سرما می درخشد به دلیل محتوای روی و ریزساختار آن, اغلب به ارزشهای کشیدگی بین 30-50 ٪ در آزمایشات کششی پس از آنیل شدن.
این اجازه می دهد تا عملیات گسترده مانند نقاشی عمیق, خم شدن با شعاع کوچک (در ورق ها به 3-5 میلی متر), و طراحی سیم خوب. - انعطاف پذیری برنز با عناصر آلیاژ متفاوت است; برای مثال, برنز فسفر بین 15 تا 35 درصد کشیده است, در حالی که برنز آلومینیوم به 10-20 ٪ کاهش می یابد.
تشکیل سرد این آلیاژها به شعاع خم بیشتری نیاز دارند (به طور معمول >10 میلی متر) و بازپخت متوسط برای جلوگیری از ترک خوردگی.
کار داغ & آنیل کردن: دما و پاسخ
کار گرم ، ریزساختار را پالایش می کند و تغییر شکل فراتر از حد تشکیل سرد را امکان پذیر می کند.
- آنیل های برنجی به طور کارآمد بین 450درجه سانتیگراد و 600 درجه سانتیگراد, با تبلور مجدد در عرض چند دقیقه به پایان رسید.
نورد داغ یا جعل اندازه دانه یکنواخت ایجاد می کند, بهبود سختی و انعطاف پذیری. - برنز نیاز به درجه حرارت بالاتر دارد - اغلب 600درجه سانتیگراد تا 900 درجه سانتیگراد - و زمان بازپرداخت طولانی تر, گاهی اوقات چند ساعت, برای بازیابی انعطاف پذیری.
آلومینیوم برنز, به عنوان مثال, نیاز به کنترل دقیق برای جلوگیری از درشت دانه دارد که می تواند خصوصیات مکانیکی را تخریب کند.
ماشینکاری و ابزار: کارآیی و چالش ها
ماشینکاری بر زمان چرخه تأثیر می گذارد, هزینه های ابزاری, و کیفیت پایان سطح.
- رتبه بندی ماشین برنج از 70% به 100% نسبت به استانداردهای برنجی با ماشین سازی آزاد.
مداوم تولید می کند, تراشه های به راحتی مدیریت شده و به نیروهای برش متوسط نیاز دارد.
ابزارهای کاربید به طور موثری برنج را اداره می کنند, اجازه ماشینکاری با سرعت بالا با حداقل سایش ابزار. - قابلیت تغییرپذیری آلیاژهای برنز متغیر تر و به طور کلی پایین تر است, با رتبه بندی بین 40% و 70%.
برنزهای آلومینیومی و برنزهای منگنز به ویژه ساینده هستند, افزایش نرخ سایش ابزار.
ماشینکاری برنز اغلب نیاز به ابزاری مبتنی بر کبالت یا سرامیکی و کاهش سرعت برش برای حفظ عمر ابزار دارد.
10. پیوستن & مونتاژ برنج در مقابل برنز
پیوستن به اجزای برنج و برنز بخش مهمی از کاربرد آنها در لوله کشی است, سیستم های الکتریکی, مجامع ساختاری, و آثار هنری.
لحیم کاری برنج در مقابل برزمی برنز
لحیم کاری برنجی:
برنج به دلیل هدایت حرارتی مطلوب و سازگاری با مواد پرکننده مشترک ، برای لحیم کاری نرم و سخت بسیار مناسب است.
- لحیم کاری نرم (< 450درجه سانتی گراد) برای کاربردهای سبک مانند جواهرات ایده آل است, پایانه های الکترونیکی کوچک, و اجزای تزئینی.
- سربازان مبتنی بر سرب (به عنوان مثال, SN-PB 60/40) خیس شدن خوب و قدرت متوسط را فراهم کنید; با این حال,
سربازان بدون سرب (به عنوان مثال, SN-AG یا SN-CU) اکنون به طور گسترده ای برای محصولات سازگار با ROHS پذیرفته شده اند. - لحیم کاری سخت (لحیم کاری نقره) از سربازان ذوب بالا استفاده می کند (450-800 درجه سانتیگراد),
مانند آلیاژهای Ag-Cu-Zn, برای ایجاد مفاصل قوی در سازهای موسیقی برنجی, وسایل لوله کشی سنگین, و پیوندهای مکانیکی.
برنز برنز:
Brazing روش پیوستن به برنز به دلیل نقطه ذوب بالاتر و نیازهای استحکام آن است.
- دمای معمولی برزمی از 750درجه سانتیگراد تا 950 درجه سانتیگراد, بستگی به ترکیب آلیاژ دارد.
- برنز قلع و برنز فسفر اغلب با استفاده از فلزات پرکننده مس- P یا مس-SN برشته می شوند, انتخاب شده است که از نزدیک با خواص فلزی پایه مطابقت داشته باشد و اثرات گالوانیک را کاهش دهد.
- برنزهای آلومینیوم و منگنز برای جلوگیری از عدم تطابق فاز و تشکیل بین فلزی ، به پرکننده های تخصصی با محتوای آلومینیومی نیاز دارید.
- شار یا جوی های بی اثر اغلب برای جلوگیری از اکسیداسیون در هنگام پیوستن به دمای بالا ضروری است.
پیوستن مکانیکی (موضوعات, مطبوعات متناسب)
پیوستن مکانیکی برنجی:
- ماشینکاری عالی برنج آن را برای ایده آل برای اتصالات موضوعی, به خصوص در سیستم های انتقال سیال مانند اتصالات لوله, دریچه ها, و محل سنسور.
- مطبوعات متناسب معمولاً در برنامه های بار کم و متوسط به کار می روند.
انعطاف پذیری برنج امکان تغییر شکل الاستیک جزئی را در هنگام درج فراهم می کند, اطمینان از مفصل مقاوم در برابر لرزش و لرزش.
پیوستن مکانیکی برنز:
- با توجه به آن سختی و قدرت بالاتر, اجزای برنز مورد استفاده در برنامه های سنگین (به عنوان مثال, محفظه های بلبرینگ, دریچه های دریایی) اغلب به اشکال نخ قوی و تحمل های مطبوعاتی محکم متکی هستند.
- آلیاژهای برنز سخت تر مانند برنز منگنز یا برنز برنز به ماشینکاری دقیق و گاهی نیاز دارد از قبل گرم کردن محفظه ها برای فعال کردن تداخل آسانتر بدون ایجاد ترک.
مقایسه:
- سرعت برش نخ: برنجی - بالا (300-400 SFM); برنز - متوسط (150-250 SFM)
- محدوده تحمل مناسب را فشار دهید (برای شافت 25 میلی متر): برنج 25-50 میکرومتر; برنز 15-35 میکرومتر
سازگاری پیوند چسب
پیوند چسبنده برنجی:
- پیوندهای برنجی به خوبی با ابکوها, سیانواکریس, و چسب های بی هوازی, به خصوص در مجامع کم است.
- برای بهترین نتیجه:
-
- با الکل ایزوپروپیل یا استون تمیز کنید
- به آرامی سطح را برای افزایش منطقه تماس با خود فرو کنید
- بسته به فرمولاسیون چسب و گیره را به مدت 5-30 دقیقه بمالید
برنامه های کاربردی شامل مونت های تزئینی, سنج, و ساختارهای زینتی.
پیوند چسب برنز:
- برنز به بیشتر نیاز دارد آمادگی سطح سختگیرانه به دلیل تشکیل سریع اکسید.
-
- توصیه شده: اچ شیمیایی (به عنوان مثال, اسید فسفریک) یا انفجار ریز و درشت به دنبال پیوند فوری.
- چسب های اپوکسی با مقاومت بالا با کشیدگی >5% ترجیح داده می شوند, مخصوصاً برای اتصالات ساختاری یا ارتعاش.
مناسب برای درج ابزار, ترمیم سازه, و تاسیسات هنری, به خصوص در مواردی که جوشکاری امکان پذیر نیست.
11. کاربردهای کلیدی صنعتی برنج در مقابل برنز
برنج و برنز تا قرن ها عملکرد قابل اعتماد جایگاه خود را در صنعت مدرن به دست آورده اند.
ترکیب متمایز آنها از قدرت مکانیکی, مقاومت در برابر خوردگی, و کارآیی آنها را در طیف گسترده ای از بخش ها ضروری می کند.
کاربردهای صنعتی برنج
سیستم های لوله کشی و انتقال سیال
قابلیت عملکرد عالی برنج, مقاومت در برابر خوردگی در آب آشامیدنی, و توانایی آب بندی آن را به عنوان فلز مورد نظر برای اجزای مورد نظر قرار می دهد:
- اتصالات لوله
- شیرآلات
- شیرآلات
- آستین های فشرده سازی
- نازل های آبپاش
صنعت برق و الکترونیک
هدایت الکتریکی خوب برنج و خصوصیات غیر مغناطیسی برای سخت افزار الکتریکی ایده آل است, مانند:
- بلوک های ترمینال و سوکت
- اتصالات و مخاطبین سوئیچ
- لبه های کابل و گیره های زمینی
- تخته مدار چاپی (PCB) حق الزحمه
سازها و ساعتهای دقیق
پایداری بعدی آن و ویژگی های اصطکاک کم از استفاده از آن پشتیبانی می کند:
- چرخ دنده ها و چرخ های ساعت
- دستگیره
- شماره گیری و حاشیه
معماری و سخت افزار تزئینی
زیبایی شناسی طلایی برنج و مقاومت در برابر لکه دار کردن اجازه استفاده طولانی مدت در:
- دسته و قفل درب
- دستگیره ها و تر و تمیز معماری
- آلات موسیقی (شیپور, شاخ)
- وسایل سبک و کوره های زینتی
اجزای خودرو و هوافضا
برنج در جایی استفاده می شود که عملکرد الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهم است:
- هسته های رادیاتور و عناصر بخاری
- اتصالات خط ترمز
- محفظه سنسور سوخت
صنعت مهمات و دفاعی
به دلیل انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی, برنج به طور گسترده ای در آن استفاده می شود:
- موارد کارتریج
- قله
- اجزای فیوز
کاربردهای صنعتی برنز
بلبرینگ و بوشینگ
آلیاژهای برنز-به ویژه قلع برنز و برنز سرب-مقاومت و تعبیه بسیار عالی سایش, ضروری برای:
- یاتاقان های آستین ساده
- واشر رانش
- راهنماي بوش در سیستم های هیدرولیکی
دریایی و مهندسی دریایی
مقاومت برتر برنز در برابر خوردگی آب شور باعث می شود که در آن ضروری باشد:
- پروانه ها و پروانه ها
- صندلی های دریچه و محفظه پمپ
- اجزای لوله کشی آب دریا
- حرکات موتور زیر آب
تجهیزات سنگین و ماشین آلات صنعتی
برای بار زیاد, برنامه های کم سرعت, اجزای برنز به کاهش اصطکاک و سایش کمک می کند:
- چرخ دنده و چرخ دنده های کرم
- صفحات پوشیدن کشویی
- تحمل قفس و مهر و موم
سیستم های هوافضا و دفاعی
برنزهای مخصوص مانند برنز آلومینیوم و برنز بریلیم در کاربردهای مهم استفاده می شود که در آن مقاومت و مقاومت در برابر خستگی مهم است:
- اتصال دهنده های ساختاری
- بوش های دنده ای با استرس بالا
- اتصالات الکتریکی با خصوصیات بهار
مجسمه و هنر زیبا
به لطف خصوصیات ریخته گری و تشکیل پاتینا, برنز یک ماده سنتی و معاصر برای:
- مجسمه های یادبود
- مدال ها و پلاک های یادبود
- بازیگران و ترمیم های هنری
تولید افزودنی و ساخت پیشرفته
با رشد چاپ سه بعدی فلزی, برخی از آلیاژهای برنز برای:
- قطعات هنری سفارشی
- ابزاری با لباس بالا
- نمونه سازی اجزای مکانیکی با ارزش زیبایی شناسی
12. جوانب مثبت و منفی برنز در مقابل برنج
جوانب مثبت:
- ماشینکاری عالی
- قابلیت هدایت زیاد
- مقرون به صرفه
- تنوع زیبایی شناسی خوب
منفی برنجی:
- ضد عفونی
- مقاومت کمتری
- مستعد لکه دار کردن
جوانب مثبت:
- مقاومت بالا و مقاومت در برابر سایش
- مقاومت در برابر خوردگی برتر
- عالی برای یاتاقان ها و قطعات دریایی
- پتینه زیبا با گذشت زمان
منفی:
- ماشین سخت تر
- گران تر
- هدایت حرارتی و الکتریکی پایین
13. جدول مقایسه: برنجی در مقابل برنز
| دسته | برنج | برنز |
| ترکیب پایه | مس + روی | مس + قلع (یا عناصر دیگر) |
| عناصر آلیاژی رایج | روی, سرب (ماشین سازی), نیکل (نیکی نقره) | قلع, آلومینیوم, سیلیکون, فسفر, منگنز, بریلیم |
| رنگ | طلای روشن تا زرد (روی بالاتر) | قرمز مایل به زرد, گاهی طلایی; پاتیناس با گذشت زمان |
| تراکم (g/cm³) | 8.4-8.7 | 8.7-8.9 |
| استحکام کششی (MPa) | 300-550 | 350-800 (برنز آلومینیوم تا 900 MPa) |
| قدرت تسلیم (MPa) | 100-350 | 200-600 |
| ازدیاد طول (%) | 20–50 | 10-35 |
| سختی (برینل HB) | 50–150 (با آلیاژ متفاوت است) | 60–210 (برنز آلومینیوم می تواند بیش از 200 HB) |
| هدایت حرارتی (W/m·K) | 100-130 پوند | 50-70 پوند (برنز); به اندازه کم 35 برای برخی از برنزهای آلومینیومی |
| رسانایی الکتریکی (%IACS) | 28-40 ٪ | 7–15 ٪ (به دلیل قلع یا آلومینیوم بسیار پایین تر) |
| مقاومت در برابر خوردگی | خوب; مستعد ضد عفونی در آمونیاک/شور است | عالی, به ویژه در محیط های دریایی; مصونیت از dezincification |
| کارایی (ماشین کاری) | عالی, مخصوصاً با برنج سرب | متوسط به خوب; با توجه به نوع آلیاژ بسیار متفاوت است |
| قابلیت ریخته گری | خیلی خوبه | عالی, مخصوصاً برای بازیگران هنری |
| قابلیت کارایی سرد | عالی; می توان ترسیم کرد, مهر شده, چرخیدن | متوسط; برای برنزهای سخت تر محدودتر است |
| هزینه | به طور کلی پایین | به طور کلی بالاتر, مخصوصاً برنزهای آلومینیومی و تخصصی |
کیفیت صدا (استفاده از موسیقی) |
روشن, تن های تیز (شیپور, شاخ) | گرم, تن های طنین انداز (زنگ ها, سایمبال, گنگ) |
| سازند پتینه | با گذشت زمان به قهوه ای تیره یا سبز لکه دار می شود | از نظر زیبایی شناسی پتینه سبز/آبی را در مدت زمان طولانی شکل می دهد |
| نفوذپذیری مغناطیسی | غیر مغناطیسی | غیر مغناطیسی (برخی از برنزهای آلومینیومی می توانند ضعیف مغناطیسی باشند) |
| لحیم کاری/برزمی | به راحتی لحیم کاری کرد; روی ممکن است در هنگام جوشکاری فرار کند | به طور معمول برعکس; آلیاژهای تخصصی پرکننده مورد نیاز برای کارایی بالا |
| مناسب بودن دریایی | محدود - فقط آلیاژهای خاص (به عنوان مثال, برنج دریایی) | عالی-برای قطعات در معرض آب دریا ایایی |
| کاربردهای کلیدی صنعتی | اتصالات لوله کشی, آلات موسیقی, کانکتورهای الکتریکی | بلبرینگ, بوش ها, پروانه های دریایی, مجسمه سازی, برنامه های بار بالا |
| قابلیت بازیافت | قابلیت بازیافت بالا | قابلیت بازیافت بالا |
14. نتیجه گیری
برنج و برنز, در حالی که از نظر شیمیایی در آلیاژهای مبتنی بر مس مشابه است, خصوصیات و برنامه های بسیار متفاوتی را ارائه دهید.
برنجی عالی در هدایت, شکل پذیری, و هزینه, آن را برای استفاده های الکتریکی و لوله کشی ایده آل می کند. برنز ایستاده است در قدرت, مقاومت در برابر خوردگی, و طول عمر
انتخاب بین برنج و برنز نیاز به درک دقیق از الزامات عملکرد, شرایط محیطی, و محدودیت هزینه.
با تراز کردن ویژگی های مواد با خواسته های کاربردی, مهندسان و طراحان می توانند طول عمر را تضمین کنند, قابلیت اطمینان, و ارزش زیبایی در محصولات آنها.
سوالات متداول
کدام بهتر است: برنز یا برنج?
این به برنامه بستگی دارد.
- برنج برای برنامه های کاربردی بهتر است ماشینکاری خوب, هدایت الکتریکی, و الف روشن, ظاهر تزئینی, مانند لوله کشی, آلات موسیقی, و کانکتورهای الکتریکی.
- برنز مناسب تر برای با استحکام بالا, مقاوم در برابر سایش, و مقاوم در برابر خوردگی برنامه های کاربردی, به خصوص در دریایی, بلبرینگ, و ماشین آلات سنگین محیط ها.
کوتاه:
- انتخاب کنید برنجی برای زیبایی شناسی و سهولت شکل گیری.
- انتخاب کنید برنز برای قدرت, دوام, و محیط های خشن.
برنج یا برنز گرانتر است?
برنز به طور کلی گران تر از برنج است.
- این به دلیل بیشتر محتوای آن است قلع, آلومینیوم, یا سایر عناصر ویژه مانند بریلیم, که از روی پر هزینه تر است (در برنج استفاده می شود).
- علاوه بر این, آلیاژهای برنز تمایل به پردازش پیچیده تری دارند و اغلب در آن مورد استفاده قرار می گیرند برنامه های بحرانی یا با کارایی بالا, بیشتر افزایش هزینه.
چگونه می توانید بگویید که آیا برنز یا برنج است?
اینجا وجود دارد راه های کلیدی برای تمایز بین برنج و برنز:
- رنگ:
-
- برنج: زرد تا طلا, بستگی به محتوای روی دارد.
- برنز: قرمز مایل به زرد, اغلب تیره تر یا با یک پتینه.
- صدا (کیفیت تنی):
-
- به آرامی شی را بزنید: برنج غالباً به نظر می رسد بالاتری و "زنگ", در حالی که برنز عمیق تر می دهد, لحن طنین انداز بیشتر.
- مغناطیس:
-
- هر دو هستند غیر مغناطیسی, اما آلیاژهای برنز ممکن است حاوی اثری از آهن یا عناصر دیگر باشد که رفتار مغناطیسی جزئی دارند.
- تست جرقه (اگر برای انجام ایمن باشد):
-
- برنز تولید می کند کوتاه, جرقه های قرمزتر, در حالی که جرقه های برنجی روشن تر و زرد رنگ تر هستند.
چرا برنز دیگر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار نمی گیرد?
برنز هنوز استفاده می شود, اما:
- آن شده است در محصولات مصرفی کمتر رایج است بخاطر هزینه های بالاتر مواد و افزایش گزینه های اقتصادی تر مثل برنج, پلاستیک ها, و فولاد ضد زنگ.
- برنج, آسان تر برای ماشین و تولید ارزان تر, دارد برنز جایگزین در بسیاری از کاربردهای غیر بحرانی که در آن مقاومت فوق العاده بالا یا مقاومت در برابر خوردگی لازم نیست.
- در مهندسی مدرن, برنز برای نقش (به عنوان مثال, پروانه های دریایی, بوش ها) جایی که خصوصیات منحصر به فرد آن ضروری است.
