Характеристики латуни, какой крепеж есть из латуни и где он применяется

Латуни это сплавы цветных металлов, используемые во многих отраслях промышленного производства.

Рассмотрим состав, свойства и применение латуни. Из чего состоит латунь? Это сплав цинка (5 – 45%) и меди, от соотношения которых зависит вид полученной латуни. Если основным легирующим компонентом является цинк, а следов других элементов крайне мало, латунь называют двухкомпонентной.

Когда, кроме цинка и меди, имеются другие добавки (железо, мышьяк, свинец, никель, марганец, олово, алюминий, кремний) в количестве не более нескольких процентов – многокомпонентной.

Разберем химические свойства латуни и влияние всех ее составляющих.

Обозначением всех разновидностей латуни по ГОСТ служит заглавная Л. Для 2-х компонентного сплава после нее следует содержание меди в процентах, а остаток приходится на цинк. Примером служит Л63. У многокомпонентной латуни к Л добавляются первые буквы легирующих элементов, а к цифре через тире – их процент в составе (ЛС59-1). Количество цинка рассчитывают, отнимая сумму этих чисел от 100.

Цинк улучшает механические характеристики латуни, повышая ее пластичность с прочностью. Максимум ее пластичности достигается при 30-ти процентном содержании цинка. Если Zn более 39%, пластичность ухудшается, а прочность сплава, наоборот, резко возрастает.

Мышьяк исключает децинкификацию латуни при нахождении в агрессивной пресной воде при комнатных либо повышенных температурах.

Свинец усиливает антифрикционные качества латуни и способствует лучшей обрабатываемости заготовок резанием. Этот элемент играет роль смазки и снижает износ режущих инструментов. Стружка становиться хрупкой, ломкой и не налипает на фрезы или резцы. Поверхность деталей получается гладкой, с требуемыми параметрами шероховатости.

Железо уменьшает зернистость латуни, повышает твердость сплава и увеличивает температуру его рекристаллизации.

Олово, алюминий и никель делают латунь устойчивее к коррозии в морской воде и на воздухе с одновременным повышением прочности.

Латунь – это медно-цинковый сплав. Его компоненты в присутствии раствора электролита (воды и др.) образовывают гальваническую пару. Причем разрушается более активный металл – цинк. Запускается процесс децинкификации латуни. Это коррозионное разрушение, сопровождающееся потемнением поверхности материала и выделением на ней белых окислов цинка.

Из-за этого не допускается применение крепежа из латуни с ответными элементами из стали, бронзы или алюминиевых сплавов. Т.е. латунные детали можно соединять лишь между собой либо при помощи химически инертных пластмасс (полиамид и т.д.). Кроме этого, латунь нужно хранить в складских помещениях при положительной температуре без значительных перепадов. Повышенная влажность воздуха и наличие конденсата не допускается.

Плотность латуни, как одно из ее физических свойств, мало отличается от меди. Если превышено допустимое количество кремния в сплаве, латунь будет меньшей плотности и прочности.

Росту временного сопротивления латунных деталей на разрыв способствуют добавки в сплав марганца, олова и алюминия. Для увеличения коэффициента удлинения нужно легирование железом.

Благодаря значительному содержанию меди и наличию цинка, электрические свойства латуни превосходные. Из нее делают электроды для эрозионных станков.

Температуры плавления латуни находятся в пределах 855 – 965 для свинцовистых и 885 – 1070 оС для двухкомпонентных сплавов. Эта величина уменьшается с ростом содержания цинка.

Латуни, подвергающиеся обработке пластическим деформированием (прокатка, гибка, прессование, ковка, чеканка), бывают одно- (Л63, до 30% цинка) или двухфазными (40 – 45% Zn). Последняя категория (например, ЛС59-1) превосходно обрабатывается только в горячем виде, а 1-офазная – в холодном или нагретом состоянии. Чтобы снять остаточные напряжения внутри детали, повысить ее твердость и прочность, изделия после штамповки и подобной обработки подвергают термообработке (нагартовка) при температуре 240 – 260 оС.

Латунь по цвету напоминает бронзу. Но последняя притягивается к магниту, а латунь – практически нет. Кроме этого, у латуни большая плотность и, соответственно, заготовка из нее при одинаковой конфигурации тяжелее бронзовой. При нагреве латунных деталей до 600 – 650 оС (темно-красный оттенок) на их поверхности появляется пепельный окисел цинка, чего нет у бронзы. Латунь более пластична в ущерб износостойкости и прочности, которые у бронзы выше. А бронза лучше противостоит коррозии при контакте с соленой морской водой. В этих условиях с ней сравнима только оловянная латунь марки ЛО. Латунь на месте излома – светлая с мелкозернистым строением, бронза окрашена в темно-коричневые цвета и имеет крупные зерна.

Достоинствами деталей из латуни являются:

• Устойчивость к коррозионному разрушению, что проявляется при нахождении изделий в воздушной атмосфере, морской воде, большинстве органических и углекислот. Латунь более стойка к окислительным процессам, чем нержавеющая сталь.
• Податливость при обработке давлением свойственна для сплавов, не содержащих свинец. Это способствует их ковке и штамповке (с нагревом или без).
• Невысокая теплопроводность, поэтому при понижении температуры свойства изделий не изменяются.
• Отсутствует остаточная намагниченность по окончанию воздействия тока или электромагнитного поля. Поэтому такие детали (к примеру, из материала Л63А) не создают наводок и его применяют в устройствах с повышенной чувствительностью к помехам.

Латуни устойчивы в следующих средах (при нормальных температурах):

• воздух, т.ч. морской
• сухой пар при малых скоростях (кислород, углекислота и аммиак ускоряют коррозию)
• пресная вода (аммиак, сероводород, хлориды, кислоты ускоряют коррозию)
• в морской воде при небольших скоростях движения воды
• сухие газы-галогены
• антифризы, спирты, фреоны

Относительно устойчивы:

• щелочи без перемешивания

Латуни неустойчивы в следующих средах:

• влажный насыщенный пар при высоких скоростях
• рудничные воды
• окислительные растворы, хлориды
• минеральные кислоты
• сероводород
• жирные кислоты

Основными областями применения изделий из латуни являются химическая, авиационная и судостроительная промышленность, холодильное машиностроение, электротехника и энергетика (контакты, шины, силовые трансформаторы), производство высокоточных электронных приборов и датчиков. Используют латунь в быту для декорирования интерьера помещений, установки сантехнических приборов и производства мебели, при сборке акустических музыкальных инструментов, деревянных конструкций в строительстве, для изготовления информационных и рекламных табличек, сувениров.

Основными марками латуни, нашедшим широкое применение, считают:

• Двухкомпонентные (Л63, Л68, Л70 и т.д.).
• Многокомпонентные – алюминиевые (ЛА77-2, ЛА 85-0.5 и др.), кремнистые (ЛК80-3), марганцевые (ЛМц58-2), оловянные (ЛОК59-1-0.3, ЛО60-1), никелевые (ЛН65-5) и свинцовые (ЛС59-1, ЛС63-3).

К латуни, применяемой для производства крепежа, относят марку ЛС59-1. В составе этого многокомпонентного сплава до 60% меди; 42,2% цинка; 1,9% свинца и 0,75% примесей. Температура плавления равна 885…895 оС. Такая латунь отлично обрабатывается давлением, но используют ее в основном для изготовления деталей резанием. Свинец облегчит сверление, фрезеровку и точение заготовок.

В сортамент изделий из ЛС59-1 включен:

• Пруток различного сечения, проволока и профильный прокат.
• Полоса, плита, лист и круглая труба.

Состояние поставки заготовок – мягкое, полутвердое и твердое.

Эта латунь имеет превосходную износостойкость. Поэтому из нее делают направляющие к станкам и втулки подшипников скольжения. Но из-за повышенной хрупкости такой материал не стоек к ударам и не может использоваться для несущих элементов.

Для изготовления декоративной мебельной фурнитуры, заклепок и других крепежных изделий используют двухкомпонентную латунь Л63 (Cu – 65%, Zn – 38%) с температурой плавления до 910 оС.

Из нее производят листовой прокат, проволоку, трубы круглого сечения и разнообразный пруток. Благодаря однофазному строению кристаллической решетки этот сплав пластичнее других латуней и превосходно поддается деформированию по всем известным технологиям (волочение, вытяжка, штамповка и т.д.). Для сохранения приличной коррозионной стойкости детали из Л63, получаемые резанием, предварительно отжигают. Такие латунные изделия не окисляются в среде жидких и газообразных хладонов, других галогеносодержащих веществ, водных растворов антифриза и спирта, сухого водяного пара.

Латунный крепеж

К крепежу из латуни относят болты с винтами, шайбы и гайки, анкеры, саморезы, шпильки, разводные шплинты, заклепки и финишные гвозди.

Латунные болты DIN 933 применяют для:

• Сборки мебели и металлических конструкций, дорожных работ (с полукруглой головкой и квадратным подголовком).
• Производства станков, приборов, строительства (откидной с круглой проушиной).
• Авиационной промышленности и атомной энергетики (полная резьба + шестигранная головка).
• Машиностроения и сборки электронных устройств (6-тигранная шляпка + гайка в комплекте).
• Изготовления узлов и агрегатов повышенной точности (прецизионный для отверстия из-под развертки).

Винты из латуни бывают установочными, декоративными, нажимными и мебельными с пресс-шайбой. Форма головки – квадратная, полукруглая, потайная и полупотайная, плоская, цилиндрическая (в т.ч. с накаткой) и полусферическая; шлиц – прямой, крестовый либо внутренний шестигранник.

Ассортимент латунных гаек DIN 439 включает крепеж шестигранной конфигурации (с обычной и уменьшенной высотой); круглый (с накаткой и отверстием под штифт/без него); колпачковый высокий (защита резьбы от коррозии и повреждений, а пользователя – от травм); барашек (для быстроразъемных соединений с прямоугольными лепестками) и контрящийся (нейлоновое кольцо от самопроизвольного отворачивания при вибрации). Гайки используются в комбинации с болтами, винтами, шпильками и другими резьбовыми деталями для образования надежных соединений.

Круглые латунные шайбы DIN 125 предохраняют поверхности сопрягаемых деталей от повреждения при затяжке и увеличивают площадь контакта резьбовых элементов. Есть изделия плоской формы следующих исполнений – класса точности А (с фаской), с уменьшенным/увеличенным внешним диаметром.

Для крепления крышек, перил, поручней, подвесных потолков, полок, карнизов и лотков, кабельных каналов, инженерных коммуникаций, ящиков управления, бойлеров, мебельных панелей, ручек, кронштейнов применяют латунные забивные анкеры с разрезной цангой - ALC Цанга. Эту деталь вставляют в предварительно выполненное отверстие и разжимают там, вкручивая винт, шпильку либо болт.

При сборке деревянных конструкций или мебели, отделочных работах удобно использовать латунные саморезы. Они бывают с разной длиной нарезки, форма шляпки – полукруглая, потайная и полупотайная. Есть исполнение с прижимной шайбой. Шлиц – прямой или крестовый.

Чтобы смонтировать воздуховоды, системы пожаротушения, газо- и водопроводы на потолках или стенах, стянуть между собой различные конструкции и детали, необходимы прочные латунные шпильки DIN 975. У всех этих изделий – полная резьба, полный выбор диаметра и длины.

Латунь отличается неплохими антифрикционными качествами и хорошо противостоит силе трения. Поэтому латунные изделия применяют для изготовления узлов вращения, эксплуатируемых на высоких оборотах и небольших осевых/радиальных нагрузках. Такой деталью является шплинт, ограничивающий скольжение или вращение втулок, гаек и муфт.