Materiały insertów: mosiądz a stal nierdzewna

Firma SPIROL produkuje wszystkie standardowe inserty z mosiądzu, który stanowi standard branżowy. W większości przypadków mosiądz przewyższa wymagania eksploatacyjne danego zastosowania, zapewniając jednocześnie rozwiązanie o najniższych kosztach montażu. Wynika to głównie z przewodności cieplnej oraz łatwości obróbki mosiądzu w porównaniu z innymi materiałami.

Właściwości termiczne mosiądzu umożliwiają szybkie nagrzewanie się i stygnięcie insertów podczas procesu montażu w formowanych elementach z tworzyw sztucznych. W przypadku insertów wtapianych/ultradźwiękowych fakt, że element ten szybko się nagrzewa, przekłada się na skrócenie czasu montażu. Z punktu widzenia jakości, szybkie  ochładzanie sié mosiądzu, oznacza, że natychmiast po usunięciu ciepła z insertu tworzywo sztuczne zacznie się zespalać, co unieruchomi insert w odpowiednim położeniu i zapobiegnie jego „przesuwaniu się” w otworze. Porównajmy to ze stalowym insertem, którego nagrzanie zajmuje znacznie więcej czasu — co przekłada się na dłuższy czas montażu. Ponieważ stal schładza się  wolniej, insert musi pozostać nieruchomy w części z tworzywa sztucznego, dopóki tworzywo nie zestali się na tyle, by zapobiec jego przemieszczaniu się w otworze.

Jeśli chodzi o obróbkę skrawaniem, mosiądz jest znacznie łatwiejszy do cięcia niż większość materiałów żelaznych. Podczas gdy mosiądz i stal nierdzewna kosztują zazwyczaj mniej więcej tyle samo za funt w „stanie surowym”, to właśnie znaczny wzrost czasu produkcji stali nierdzewnej powoduje wzrost kosztów ponoszonych przez producentów. Fakt, że stal nierdzewna jest znacznie twardsza od mosiądzu, oznacza również częstszą wymianę narzędzi.

• Mosiądz charakteryzuje się znacznie lepszą przewodnością cieplną niż stal węglowa lub austenityczna stal nierdzewna. W rzeczywistości mosiądz jest dwukrotnie bardziej przewodzący niż stal węglowa i piętnastokrotnie bardziej przewodzący niż austenityczna stal nierdzewna. W rezultacie jest to optymalny materiał do montażu insertów i innych wyrobów toczonych metodą termiczną lub ultradźwiękową.
• Doskonała przewodność cieplna przekłada się również na większą dokładność pozycjonowania mosiężnych insertów. Biorąc pod uwagę, że mosiądz szybko się schładza, można go szybko i precyzyjnie „ustalić” w elemencie bez obawy, że przesunie się w otworze z tworzywa sztucznego. Natomiast insert stalowy musi zostać unieruchomiony w stopionym tworzywie sztucznym, w przeciwnym razie „wypłynie” z pozycji co zagraża integralności połączenia gotowego złożenia.
• Mosiądz jest materiałem znacznie łatwiejszym w obróbce niż stal nierdzewna. Skraca to czas cyklu i obniża koszty produkcji. Wskaźnik skrawalności mosiądzu klasy C36000 wynosi 100 i jest to materiał, w stosunku do którego ocenia się wydajność innych materiałów.
• Złom mosiężny jest cenniejszy niż złom ze stali nierdzewnej. W rezultacie po zakończeniu produkcji można odzyskać część kosztów materiałowych.
• Mosiądz doskonale nadaje się do stosowania w przemysłowych i domowych instalacjach ciepłej i zimnej wody, w tym w instalacjach doprowadzających wodę pitną.
• Mosiądz nadaje się do stosowania w niektórych środowiskach morskich, w tym w wodach słonawych i morskich o umiarkowanych prądach. Należy unikać narażenia na prądy o dużej lub bardzo dużej prędkości. W przypadku ekspozycji na atmosferę morską na mosiądzu tworzy się ochronna zielona patyna.
• Mosiądz zapewnia doskonałą wydajność w zastosowaniach kriogenicznych, co jest ważnym czynnikiem, ponieważ sprawia, że stanowi on alternatywę dla stali nierdzewnej serii 300 w niektórych środowiskach, w których wcześniej nie brano go pod uwagę.
• Mosiądz zazwyczaj sprawdza się w środowiskach narażonych na działanie łagodnych roztworów alkalicznych, choć należy unikać silnych roztworów, takich jak wodorotlenki i cyjanki.
• Mosiądz wykazuje dobrą odporność na korozję w kwasach nieutleniających, należy jednak unikać kwasów utleniających.
• Mosiądz zapewnia doskonałą odporność na korozję w kontakcie z produktami ropopochodnymi.
• Mosiądz charakteryzuje się dobrą wytrzymałością i przewyższa wytrzymałość na rozciąganie stali niskowęglowej 12L14. Gdy konieczne jest zwiększenie wytrzymałości elementu gwintowanego, często wystarczy po prostu wydłużyć gwint, co pozwala uniknąć dodatkowych kosztów związanych ze stosowaniem stali nierdzewnej.
• Mosiądz można pokryć niklem, aby jeszcze bardziej ograniczyć matowienie i korozję lub po prostu uzyskać „srebrne” wykończenie. Wykończenia niklowe mogą być również przydatne, jeśli wymagana jest twarda powierzchnia użytkowa. Przykładami zastosowań, w których stosuje się niklowanie w tych celach są klamki, armatura sanitarna, koła zębate i łożyska.

• Stal nierdzewna jest trudniejsza w obróbce niż mosiądz, a czas cyklu jest znacznie dłuższy, co znacznie zwiększa koszty. Żywotność narzędzi jest również ograniczona, co dodatkowo podnosi koszty.
• Złom stali nierdzewnej nie jest tak samo wartościowy jak złom mosiądzu. W rezultacie zmniejszone są koszty materiałowe, które można odzyskać po zakończeniu produkcji.
• Stal nierdzewna ma przewodność równą 1/15 przewodności mosiądzu. Najpopularniejsze metody montażu insertów i wielu elementów toczonych po formowaniu polegają na wykorzystaniu ciepła i ultradźwięków, więc zmniejszona przewodność wydłuża czas montażu i obniża jego wydajność.
• Niektóre gatunki stali nierdzewnej, takie jak 316, przewyższają mosiądz w bardziej agresywnych środowiskach morskich, takich jak silne prądy, jednak może to nie dotyczyć innych gatunków. Należy pamiętać, że najczęściej stosowana do toczenia stal nierdzewna 303 charakteryzuje się lepszymi parametrami obróbki w porównaniu z innymi stalami nierdzewnymi z serii 300, ponieważ zawiera siarkę. Siarka jednak znacznie obniża  odporność na korozję w wodzie morskiej. Woda słona lub wolno płynąca woda morska może również zwiększać korozję szczelinową i/lub wżerową w różnych gatunkach.
• Stal nierdzewna zapewnia doskonałą odporność na wiele kwasów i może być pasywowana w roztworach kwasu cytrynowego lub azotowego. Należy unikać stosowania kwasu solnego.
• Stal nierdzewna, podobnie jak mosiądz, zapewnia doskonałą odporność na korozję w kontakcie z produktami ropopochodnymi.
• W zależności od gatunku/stopu stal nierdzewna może zapewniać wyższą wytrzymałość niż mosiądz.
• Niektóre gatunki stali nierdzewnej austenitycznej, takie jak 302, 304 i 316, posiadają zatwierdzenie FDA do kontaktu z żywnością i dlatego stanowią dobry wybór do zastosowań w przemyśle spożywczym. Należy pamiętać, że gatunek 303 nie jest zatwierdzony do stosowania w kontakcie z żywnością.
• Stal nierdzewna austenityczna pozwala na wyższe temperatury robocze niż mosiądz. Jednak temperatura robocza złożenia jest zazwyczaj ograniczona temperaturą odkształcenia termicznego tworzywa sztucznego, w którym jest osadzony insert. Wynika to z faktu, że tworzywo sztuczne najprawdopodobniej stopiłoby się przed jakimkolwiek metalowym insertem.