Плавка меди газовой горелкой. При каких условиях плавится медь. Необходимая температура для плавления меди

C проблемой, как расплавить медь в домашних условиях, сталкиваются многие хозяева. Одни хотят отлить медные изделия, у других скопился медный лом, который занимает много места, а выбросить его жаль. Тех, кто считает, что это сложный процесс и расплавить медь в домашних условиях не получится, можно успокоить. Древние люди умели это делать за несколько веков до н.э., не имея для этого никаких специальных приспособлений.

Плавить медь люди начали до н.э.

Температура плавления чистой меди равна 1083 °С.

Среди металлов, нашедших широкое применение в промышленности, это среднее значение. Олово, свинец, магний, цинк, алюминий имеют существенно меньшую температуру плавления, у серебра и золота она равна соответственно 960 °С и 1063 °C. У железа температура плавления равна 1539 °С. Поэтому медь, серебро и золото можно плавить в железной посуде. Добавление олова, свинца и цинка позволяет существенно снизить температуру плавления меди, но при этом образуется не чистая медь, а ее сплавы - бронза и латунь.

До начала плавления необходимо подготовить:

1. стальные щипцы,
2. крючок для сбора оксидной пленки с поверхности расплава,
3. форму для заливки.

Крючок можно изготовить из стальной проволоки. Формой может служить любая стальная емкость, можно подготовить углубление в земле, как это делали наши предки. Для художественного литья потребуется специальная форма.

Плавление в муфельной печи

• Бытовые муфельные печи можно приобрести в специализированных магазинах. Современные печи снабжены регуляторами температуры и смотровым окном, могут быть с вертикальной или горизонтальной загрузкой. Печь среднего качества способна поддерживать температуру до 2000 °С, а профессиональная - до 3000°C. В ней можно расплавлять не только медь, но и железо. Но следует учесть, что при температуре 2560 °С медный расплав начинает кипеть. После охлаждения слиток будет иметь пористую поверхность, которая способствует быстрому окислению и разрушению. Такой слиток имеет непрезентабельный вид, он лишен характерного медного блеска.
• Независимо от способа плавления, медный лом нужно измельчить. Это сократит время процесса и даст гарантию, что расплав получится однородным.
• Измельченный медный лом засыпают в тигель, тигель помещают в муфельную печь, предварительно нагретую выше 1083 °C.
• Убедившись, что медь расплавилась, тигель щипцами извлекают из печи и крючком удаляют оксидную пленку, которая всегда образуется на поверхности расплава. После этого расплав сразу следует вылить в форму.

Приобретать дорогостоящую муфельную печь ради одной плавки не стоит. Медь можно расплавить другими способами.

Плавление с помощью самодельных приспособлений

Расплавить медь можно с помощью газовой горелки

У некоторых автолюбителей в гаражах имеются самодельные горны, с помощью которых можно плавить металлы. Если горн найти не удалось, его можно сделать своими руками.

• На земле устанавливают опоры, например, силикатные кирпичи, на них кладут стальную сетку с мелкими ячейками.
• На сетку насыпают слой древесного угля и поджигают его. Чтобы получить высокую температуру, нужно увеличить приток воздуха. Проще всего это сделать с помощью пылесоса, работающего « на выдув», направив струю воздуха в место горения угля.
• Остается поставить на горящие угли тигель и дождаться, когда медь расплавится. Расплав контактирует с атмосферным кислородом, поэтому активно образуется оксидная пленка, которую постоянно следует убирать. Можно присыпать поверхность расплава мелкими углями или пеплом от них. Образуется шлак, который потом легко отделяется.

Медные сплавы бронзу и латунь можно расплавить с помощью газовой горелки автогенной сварки или паяльной лампой с насадкой для поворота пламени. Пламя должно нагревать тигель равномерно снизу.

Сфера применения меди очень широка. Поэтому многие задаются вопросами: как правильно плавить медь и какова температура ее плавления? У меди температура плавки довольно низкая,это же касается и ее сплавов, однако условия варьируются в зависимости от количества примесей.

Медь и ее использование

По предположениям ученых, первобытные предки современного человека находили самородки меди, которые иногда были огромных размеров. На латинице имеет название Cuprum. Древние греки занимались ее добычей на Кипре – отсюда такое имя.

Стоит отметить, что экологи обеспокоены последствиями добычи металла. При открытом способе добычи карьер превращается в источник токсичных веществ. Самое токсичное озеро в мире - Беркли Пит (штат Монтана, США) - зародилось из кратера медного рудника.

Ввиду того, что температура плавления довольно невысокая (1083 °С), медную руду или же самородки не составляло трудности расплавить прямо на костре. Эта легкость плавления позволяла повсеместно использовать данный металл, чтобы изготовлять предметы быта, орудия труда, оружие, украшения.

Инструменты, изготовленные из этого металла и его сплавов, не создают искр. Этим обуславливается их широкое применение в тех сферах, где существуют повышенные требования к безопасности (на огнеопасных и взрывоопасных производствах).

Еще издавна люди применяли медь регулярно, сфера ее использования была довольно обширна, однако Cuprum занимает всего лишь двадцать третье место среди прочих химических компонентов по количеству нахождения под землей. Наиболее часто можно встретить ее природе в виде различных соединений, компонентов сульфидных руд. Самые популярные – это медный блеск, медный колчедан. Есть несколько методик добывания чистого металла из руды.

Как плавили медь раньше

Выше мы уже писали следующую информацию: Cuprum легко плавится, так как температура для плавки низкая. Данный факт давал возможность обработки металла еще на этапах зарождения цивилизации. Стоит сказать: мы в долгу у древнейших металлургов. Они нашли способы добывания, плавления как чистого металла, так и сплавов.

Плавлением называют процесс перехода из твердого состояния в жидкость. Это делали методом простого нагрева, что удавалось благодаря низкой температуре плавления. Далее добавляли олово. Таким образом получалась бронза. Медь уступала бронзе по своей прочности, именно поэтому из сплава делали оружие.

Медь, её сплавы

Медь

Медь, употребляемая сегодня промышленностью, не представляет собой чистый металл Cuprum. Состав содержит огромное количество других компонентов: железо, никель, сурьма, мышьяк. Качество, соответственно и марка, определяется процентным соотношением примесей (их содержание до 1%). Этот металл является чистым с технической точки зрения. Очень важные качества этого металла - высокие показатели электропроводности, теплопроводности. Этим обуславливается невысокая температура для плавки. Температура плавления меди - 1084°С.

Сам по себе – это достаточно гибкий пластичный металл, поэтому его очень широко используют в различных технических отраслях, промышленности. Как расплавить медь? Идеальный метод плавления красной меди - ацетилено-кислородным пламенем, еще угольной дугой или контактной сваркой.

Латунь

Латунь – смесь меди с цинком, процентное соотношение может доходить до равноценного: 50 на 50. : плавится при 800-950 градусах Цельсия, температура плавления изменяется от процентного соотношения двух металлов. Закономерность такова: чем меньше цинка, тем ниже температура плавления.

Какова сфера использования данного сплава? Его часто используют как литейный материал, а также листовой, сортовой металл.

Помимо цинка в различных марках можно увидеть содержание алюминия, свинца, олова, марганца, железа. Содержание прочих компонентов будет оказывать влияние на процесс плавки.

Латунь хорошо сваривать ацетилено-кислородным пламенем. Остальные виды не так предпочтительны, так как цинк интенсивно будет испаряться.

Бронза

Сплав Cuprum и Stannum (олово) называют бронзой. Встречаются также безоловянные - в них нет олова. Например, с некоторым процентом алюминия или железа и марганца.

Сфера применения бронзы не так широка. Чаще всего ее используют как литейный материал в производстве подшипников, работающих на трение, также иногда для изготовления украшений, предметов интерьера.

Что же касается плавки, то температура зависит от наличия, количества и состава примесей. В общем, чаще всего температура такова: оловянистые виды бронзы - 900-950°, безоловянистые с наличием алюминия и прочих элементов - 950-1080°С. Их можно сваривать ацетилено-кислородным пламенем, также возможно электродуговой сваркой.

Медные изделия неизменно привлекают к себе внимание. Из меди изготавливают различные предметы декора, сувениры и просто красивые и необычные вещи. Этот металл любим многими мастерами. А кто-то использует его для создания какой-либо полезной детали. Чаще всего используется красная чистая медь, а также её сплавы: латунь и бронза. Если вы также решили что-то сделать из меди, то вам придётся растопить данный металл. Но как расплавить медь в домашних условиях?

Подручные средства и ход действий

Чтобы реализовать данный процесс, потребуются:

• обычный горн;
• тигель;
• щипцы для тигля;
• крючок из стальной проволоки;
• печка муфельная;
• уголь древесный;
• формочка;
• пылесос.

Действовать нужно в следующем порядке.

На заметку

Решив растопить медь, учтите, что горн при необходимости можно заменить паяльной лампой либо автогеном. Тигли должны быть сделаны из керамики либо глины. Муфельная печь предоставляет возможность получать температуру в 1083 °C – для меди, 930-1140 °C – для бронзы, 880-950 °C – для латуни. В целях увеличения температуры надо вдувать в горн больше воздуха. Для этих целей подходят простой пылесос, который работает на выдувание, и компрессор. Важно, чтобы шланг пылесоса имел металлический наконечник. Тонкую струю воздуха удастся получить в том случае, если отверстие наконечника будет заужено.

Историки предполагают, что первобытные люди находили медь в виде самородков, порой достигающих значительных размеров. Свое название на латинском языке медь (Cuprum) получила от острова Кипр, где ее добывали древние греки. Благодаря тому, что меди не слишком высока и составляет 1083 °С, самородки или руду, содержащую медь, можно было плавить на костре. Это обеспечивало получение меди и позволяло использовать ее для изготовления оружия и предметов быта.

Несмотря на то, что медь широко применялась людьми еще с древних времен, по распространению в земной коре она занимает 23 место среди других элементов. Чаще всего она в природе встречается в виде соединений, входящих в состав сульфидных руд. Наиболее распространенные из них - медный блеск и Существует несколько технологий получения меди из руды, причем по каждой из них процесс происходит в несколько этапов.

Как уже отмечалось, невысокая температура плавления меди позволяла успешно ее обрабатывать еще на самом начальном этапе развития цивилизации. И надо отдать должное древним металлургам, ими были найдены варианты получения и использования не только чистой меди, но и ее сплавов. Плавление - это переход металла из твердого состояния в жидкое. Для этого использовали нагрев, и низкая температура плавления меди позволяла успешно проводить подобную операцию.

Затем в жидкую медь добавляли олово или производили его восстановление из содержащей олово) на поверхности меди. В итоге получали бронзу, по прочности превосходящую Cuprum и применяемую для изготовления оружия. Однако сейчас хотелось бы остановиться более подробно на операции плавления, позволяющей получить достаточно чистый материал из руды.

Температура плавления у каждого металла своя и зависит от наличия примесей в составе исходного материала. Так, медь, температура плавления которой составляет 1083 °С, после добавления олова образует бронзу, которая плавится при температуре 930-1140°С в зависимости от содержания олова. Латунь же, сплав меди и цинка, имеет температуру плавления 900-1050°С.

В процессе нагрева металла происходит разрушение кристаллической решетки. Первоначально, по мере нагрева, температура возрастает, а затем, начиная с некоторого значения, остается постоянной, хотя нагрев и продолжается. В этот момент и происходит плавление. Так продолжается в течение всего времени, пока весь металл не расплавится, и только потом температура начнет повышаться. Это справедливо для всех металлов, температура плавления меди также не изменяется.

При охлаждении картина обратная: сначала температура снижается до начала затвердевания металла, потом держится постоянной и после полного отвердения металла начинает опять понижаться. Такое поведение металла, если его изобразить на графике, называется фазовой диаграммой, показывающей, в каком состоянии находится вещество при конкретной температуре. Для ученых фазовая диаграмма является одним из инструментов в изучении поведения металлов при плавлении.

Если продолжить нагрев расплавленного металла, то при некоторой температуре начинается процесс, похожий на кипение. Так, температура кипения меди составляет 2560 °С. Это название процесс получил за внешнее сходство с кипением жидкости, когда из нее начинают выделяться пузырьки газа. То же самое происходит и с металлом, например, при достаточно высокой температуре из жидкого железа начинает выходить углерод, образующийся в ходе его окисления.

В статье рассмотрен процесс плавления металлов, описано понятие температуры плавления, ее поведение в процессе проведения плавки. Объясняется, какое влияние низкая температура плавления меди оказала на развитие цивилизации и металлургии.

Медные изделия получили широкое распространение не только в промышленности, но и в быту. Это дает повод домашним мастерам задуматься о том, как самостоятельно изменить качество материала для дальнейшего изготовления металлических предметов. Плавка меди – особая технология, обеспечивающая ее переход из твердого состояния в жидкое под влиянием высоких температур.

Основные характеристики меди

Металл легко поддается обработке. О его уникальных свойствах знали еще наши предки, о чем свидетельствуют исторические сведения и археологические находки. В природе он встречается как в соединениях, так и в самородном варианте. Поверхность меди мягкая, желтовато-бурого оттенка. Контактируя с воздухом, она затягивается оксидной пленкой. Технические характеристики меди следующие:

• Занимает второе место после серебра по электропроводности и теплопроводности.
• Невысокая температура плавления: для чистой меди она составляет 1083 градусов, для медных сплавов – от 930 до 1140 градусов.
• При температуре 2560 градусов материал начинает закипать.
• Медь является диамагнетиком.
• Подбирая лом для вторичной переработки, важно помнить, что электротехническая медь является самой чистой – без примесей.
• Сплавы из бронзы и латуни, из которых сделаны многие раритетные вещи, могут содержать в себе ядовитые вещества, например, мышьяк.

С такими веществами нужна особая осторожность.

Медь является красивым материалом. Изделия из него выглядят роскошно, благородно. Этим свойством продукт привлекает к себе внимание многих домашних умельцев.

Характеристика способов плавления меди

Плавка меди дома и на производстве проходит одинаково. Процесс изменения состояния осуществляется под влиянием повышения температуры. При достаточном количестве тепла металлическая структура предмета разрушается. Добиться такого эффекта можно несколькими способами.

Из чего состоит муфельная печь

Литье с использованием лабораторной муфельной печи, в которой имеется регулировка температуры нагрева. Это довольно простой метод. Сырье предварительно измельчают на части. Чем они меньше, тем быстрее будет плавление.

Подготовленный материал кладут в графитовый тигель и помещают в предварительно разогретую печь. Форма для заливки должна иметь температуру плавления больше, чем у меди. Нагревательное устройство серийного производства оборудовано специальным окном, позволяющим следить за технологическим процессом.

Когда медь достигнет жидкого состояния, тигель железными щипцами извлекают из печи. Проволочным крюком с поверхности расплавленного металла к краям тигля убирают оксидную пленку. После проделанных манипуляций жидкую консистенцию аккуратно заливают в заранее приготовленную емкость.

Газовая горелка

Также осуществляется плавка меди с применением газовой горелки. При отсутствии тигельной печи вполне подойдет ручная портативная газовая горелка. Ее нужно разместить под дном емкости с металлом и следить за тем, чтобы пламя полностью охватывало днище.

Метод позволяет быстро окислять материал, так как предполагает наличие тесного контакта с воздухом. Чтобы не образовывалась толстая оксидная пленка, расплавленную массу присыпают измельченным древесным углем.

Литье меди на основе паяльной лампы происходит так же, как и с газовой горелкой. Способ применим для легкоплавких металлов.

Горн

Растопить медь или её сплавы можно горном. Для этого на хорошо раскаленный древесный уголь помещают тигель с измельченным металлом. Для ускорения процесса используют домашний пылесос, включенный на режиме выдувания.

Труба должна быть небольшого диаметра с железным наконечником, так как пластик расплавится под влиянием высокой температуры. Метод идеально подходит тем людям, кто регулярно занимается литьем металла и в больших объемах.

Микроволновка

Расплавить медь поможет мощная микроволновая печь с измененной конструкцией. Для этого убирают вращающуюся тарелку-поддон. Из огнеупорного кирпича делают муфельную печь, в которую помещают исходный материал. Устройство необходимо для повышения теплосберегающих свойств сырья и защиты элементов техники от перегрева.

Чистую медь трудно плавить, поскольку она в жидком виде обладает плохой текучестью. Специалисты не советуют из такого материала делать мелкие и сложные детали. Для этого подойдут многокомпонентные соединения на основе латуни, олова или цинка, которым высокие температуры не нужны.

Самостоятельная выплавка меди

Для многих людей плавка меди и изготовление из нее всевозможных изделий является увлекательным хобби. Тем, кто мечтает посвятить плавлению металла свободное время, нужно приготовить для работы такие приспособления:

• муфельная печка;
• чистое сырье;
• жаропрочный тигель;
• огнеупорная подставка;
• крюк из стальной проволоки;
• щипцы для извлечения тигля из печки;
• средства индивидуальной защиты: костюм, очки, перчатки.

Действия выполняют согласно инструкции:

1. Надевают специальный костюм.
2. Исходное сырье измельчают, кладут в тигель.
3. Помещают в печь, устанавливают нужный температурный режим. Нельзя допускать, чтобы металл закипал.
4. При достижении заданной температуры открывают дверцу, захватывают тигель щипцами, достают из печи, ставят на огнеупорную подставку.
5. Стальным крюком к краям емкости сдвигают, образовавшуюся в результате плавления, окисную пленку.
6. Жидкую медную массу заливают в специальную емкость, охлаждают.
7. В мощных муфельных печах можно подвергать плавлению красную медь и всевозможные сплавы.

Плавление горелкой

Следует помнить, что при плавлении важна азотная среда. Под легкоплавкие медные сплавы, латунь или некоторые марки бронзы можно использовать обычную газовую горелку. Для этого понадобится:

• исходное сырье;
• специальные формы;
• щипцы для извлечения металла с раскаленной рабочей поверхности;
• горелка высокого давления, работающая на газе;
• средства защиты: костюм, очки, перчатки.

Технология плавления сплавов следующая:

1. Сырье сильно измельчают. Сделать это можно при помощи напильника, превратив материал в опилки.
2. Кладут в специальную форму, сделанную из термостойкого материала.
3. Надевают защитный костюм, очки, толстые перчатки.
4. Зажигают горелку.
5. Нагревательное устройство направляют свободными движениями по корпусу емкости. Для достижения быстрого результата пламя должно касаться поверхности кончиком синего цвета. В этом месте факела – наибольшая температура.
6. После того как твердое тело расплавится, тигель захватывают щипцами.
7. Жидкую массу выливают в нужную форму.

Если нет газовой горелки, можно использовать обыкновенную паяльную лампу.

Выполняя литье цветных сплавов, каждый мастер должен помнить о технике безопасности:

• В помещении, где ведутся работы, должна быть хорошая вентиляция.
• Во избежание получения ожогов необходимо работать в средствах индивидуальной защиты.

Оптимальная температура воздуха, допустимая влажность воздуха, чистота рабочего места, низкая концентрация вредных веществ атмосферы, хорошая освещенность пространства – факторы, помогающие избежать травматизма.