Brons is een legering die bestaat uit koper en tin. Het grootste bestandsdeel van deze legering is koper aangevuld met een tingehalte van ongeveer 10 tot 30%. Een gietlegering van brons in combinatie met tin wordt aangeduid als: G Cu Sn 14. Hierbij staat de letter ‘G’ voor het feit dat het om een gietlegering gaat. De letters ‘Cu’ is het scheikundig symbool voor koper, in het Latijns Cuprum, atoomnummer 29. De letters ‘Sn’ vormen het scheikundige symbool van tin, in het Latijns ‘stannum’, atoomnummer 50.
De gietlegering heeft achter de letters ‘Sn’ het getal ‘14’ staan. Dit getal duidt het percentage tin aan ten opzichte van het koper. Omdat koper het eerste wordt genoemd in de legeringssamenstelling is dit het grootste bestandsdeel van de legering. Brons bestaat dus voor het grootste gedeelte uit koper aangevuld met een klein percentage tin.
Waarom wordt tin aan koper toegevoegd?
Tin wordt om verschillende redenen gelegeerd met koper. Koper is een vrij zacht materiaal door de toepassing van tin wordt het de legering met koper ongeveer twee keer zo hard. Daarnaast zorgt tin er voor dat het smeltpunt van de legering lager wordt. Hoe meer tin wordt toegevoegd hoe lager het smeltpunt. Gemiddeld ligt het smeltpunt van brons rond de 950°C (bij een legering van 85% koper en 15% tin) terwijl koper een smeltpunt heeft van 1083°C.
Tin zorgt er verder voor dat koper minder gassen opneemt zodat er tijdens het stollen minder luchtinsluitsels ontstaan. Daarnaast zorgt tin er in combinatie met koper voor dat er minder krimp optreed tijdens het afkoelen. Verder zorgt tin er voor dat de verhitte legeringsmassa een betere vloeibaarheid heeft waardoor de massa beter gegoten kan worden in verschillende vormen.
De lasbaarheid van brons
De toevoeging van tin zorgt voor belangrijke positieve eigenschappen van brons. Een nadeel van tin is echter dat dit metaal een ongunstige invloed heeft op een lasproces. Wanneer brons eenmaal is uitgehard is het materiaal taai en goed bestand tegen corrosie. Er ontstaat echter wel een oxidehuid die het materiaal beschermd tegen invloeden van buitenaf. Tin oxideert echter makkelijker dan koper en daardoor kan tinoxide tijdens het lassen in de las worden ingesloten. Dit is nadelig voor de sterkte van de las.
Verder zorgt tin er voor dat de gevoeligheid voor warmtescheuren met ongeveer 10 procent toeneemt. Omdat tijdens het lassen veel warmte wordt ingebracht om een smeltbad te creëren kunnen warmtescheuren ontstaan rondom het verwarmde metaal en het afgekoelde metaal.
Koper heeft echter ook nadelen die de lasbaarheid ongunstig beïnvloeden. Koper geleid warmte namelijk zeer goed dit warmtegeleidingsvermogen zorgt er voor dat de warmte ook snel weer wordt afgevoerd waardoor bindfouten kunnen ontstaan tijdens het lassen.
Ondanks deze nadelen kan men brons wel lassen. Men zal de eigenschappen van de legering echter wel goed in acht moeten nemen bij de keuzen van het lasproces.
Welke lasprocessen kan men gebruiken om brons te lassen?
Voor het lassen van brons kunnen verschillende lasmethodes worden gehanteerd. Over het algemeen past men MIG lassen en TIG lassen toe. Hierbij wordt gebruik gemaakt van inerte beschermgassen. Dit zijn gassen die geen reactie aangaan met zuurstof en andere stoffen in de omgeving. Door de toepassing van inerte gassen wordt de kans op de ontwikkeling van oxide tijdens het lasproces verkleind. Het beschermgas dat tijdens brons lassen over het algemeen worden gebruikt is argon of een combinatie van argon en helium. Naast MIG en TIG lassen kan ook elektrodelassen worden toegepast maar dit gebeurd bijna nooit.
Lasdraad voor brons lassen
Het lassen van brons vereist niet alleen een speciale lasmethode en beschermgas, ook aan de lasdraad van brons worden eisen gesteld. Deze lasdraad moet namelijk passen bij het materiaal dat gelast moet worden. Brons bestaat hoofdzakelijk uit koper en tin. Daarom wordt bij het lassen van brons speciaal brons lasdraad toegepast. Er zijn die varianten brons lasdraad:
- CuSn,
- CuSn6
- CuSn12
De legering CuSn12 wordt over het algemeen gebruikt bij het verrichten van laswerkzaamheden aan bronzen producten die zijn gegoten. Dit komt omdat deze legeringen over het algemeen een percentage van ongeveer 12 procent tin bevatten. De overige twee lasdraden worden gebruikt bij het lassen van koper en lagerbrons. Hierbij zorgt tin als element in de samenstelling voor gunstiger mechanische waarden zoals loop eigenschappen en een beter vloei van de las tijdens het lasproces.