Wie wirkt sich die Wahl der Kupferlegierung auf die Eigenschaften des endgültigen Gussstücks aus?
Die Wahl der Kupferlegierung hat erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften des endgültigen Gussstücks und beeinflusst dessen mechanische, physikalische, chemische und sogar ästhetische Eigenschaften. So beeinflussen unterschiedliche Kupferlegierungen die Eigenschaften der Gussteile:
Mechanische Eigenschaften:
Festigkeit und Härte: Legierungen wie Messing (Kupfer-Zink) und bestimmte Bronzen (Kupfer-Zinn) bieten im Vergleich zu reinem Kupfer eine höhere Festigkeit und Härte.
Die Festigkeit kann je nach Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlung stark variieren.
Duktilität und Formbarkeit: Reines Kupfer und bestimmte Legierungen wie Phosphorbronze (Kupfer-Zinn-Phosphor) sind sehr duktil und formbar und eignen sich daher für Umformprozesse.
Verschleißfestigkeit: Bronzen, die Elemente wie Zinn, Aluminium oder Silizium enthalten, sind für ihre hervorragende Verschleißfestigkeit bekannt und eignen sich daher für Lager, Zahnräder und andere mechanische Komponenten.
Physikalische Eigenschaften: Dichte und Gewicht: Verschiedene Legierungen haben unterschiedliche Dichten, die sich auf das Gewicht und die Dichte des endgültigen Gussstücks auswirken.
Wärmeleitfähigkeit: Rein Kupfergussteile weist eine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit auf, während Legierungen je nach Zusammensetzung eine etwas geringere Leitfähigkeit aufweisen können.
Elektrische Leitfähigkeit: Reines Kupfer hat die höchste elektrische Leitfähigkeit unter den Metallen, wohingegen Legierungen wie Messing eine gute Leitfähigkeit behalten, jedoch möglicherweise eine geringere Leitfähigkeit als reines Kupfer haben.
Chemische Eigenschaften:
Korrosionsbeständigkeit: Bestimmte Kupferlegierungen wie Messing und Bronze weisen aufgrund von Legierungselementen wie Zink, Zinn, Aluminium oder Silizium eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu reinem Kupfer auf.
Die Korrosionsbeständigkeit kann auf der Grundlage spezifischer Legierungszusammensetzungen und Oberflächenbehandlungen maßgeschneidert werden.
Chemische Kompatibilität: Legierungselemente können beeinflussen, wie die Kupferlegierung mit verschiedenen Umgebungen und Substanzen interagiert, und so ihre Eignung für bestimmte Anwendungen beeinflussen, beispielsweise in der chemischen Verarbeitung oder in Meeresumgebungen.
Ästhetische und andere Eigenschaften:
Farbe und Aussehen: Kupferlegierungen wie Messing und Bronze bieten eine Reihe von Farben und Oberflächen, die für dekorative oder architektonische Anwendungen wünschenswert sein können.
Bearbeitbarkeit: Die Leichtigkeit der Bearbeitung, des Gießens und Formens kann je nach Kupferlegierung variieren und sich auf den Herstellungsprozess und die Durchführbarkeit komplexer Designs auswirken.
Welche verschiedenen Methoden werden zur Herstellung von Formen verwendet? Kupfergussteile ?
1. Sandguss
Beschreibung: Sandguss ist eines der ältesten und am weitesten verbreiteten Verfahren zum Gießen von Metallen. Dabei wird eine Form aus einer Mischung aus Sand (normalerweise Quarzsand) und einem Bindemittel (z. B. Ton oder Harz) um ein Muster (oder Modell) des endgültigen Teils herum hergestellt.
Musterherstellung: Ein Muster wird normalerweise aus Holz, Metall oder Kunststoff hergestellt und stellt die Form des endgültigen Teils dar.
Formvorbereitung: Das Modell wird in Sand gelegt und der Formhohlraum entsteht, indem Sand um das Modell herum gepackt wird.
Formmontage: Zwei oder mehr Hälften der Form werden erstellt und zusammengebaut, um den vollständigen Formhohlraum zu bilden.
Gießen: Geschmolzenes Metall (Kupfer oder Kupferlegierung) wird in den Formhohlraum gegossen.
Abkühlen und Entfernen: Nach dem Erstarren wird die Form abgebrochen und der Guss entnommen, gereinigt und fertiggestellt.
Vorteile: Geeignet für komplexe Formen, wirtschaftlich für kleine bis mittlere Produktionen und anpassbar an verschiedene Legierungen.
2. Feinguss (Wachsausschmelzverfahren)
Beschreibung: Feinguss, auch Wachsausschmelzguss genannt, ist ein Präzisionsgussverfahren, bei dem ein Wachs- oder Kunststoffmodell zur Herstellung einer Keramikform verwendet wird.
Musterherstellung: Es wird ein Wachs- oder Kunststoffmodell erstellt, das mit dem gewünschten Teil identisch ist.
Zusammenbau: Mehrere Muster werden an einem zentralen Wachskanal befestigt, um eine baumartige Struktur zu bilden.
Schalenbau: Die Modellbaugruppe wird wiederholt in Keramikaufschlämmung getaucht und mit feinen Keramikpartikeln beschichtet, um eine Keramikhülle um die Wachsmodelle herum aufzubauen.
Wachsentfernung: Die Keramikschale wird erhitzt, um zu schmelzen und das Wachs zu entfernen (daher „Wachsverlust“).
Formbrennen: Die Keramikschale wird gebrannt, um die Keramikform auszuhärten und zu härten.
Gießen und Erstarren: Geschmolzenes Metall wird in die Keramikform gegossen.
Abkühlen und Entfernen: Nach dem Erstarren wird die Keramikschale abgebrochen und der Guss entfernt, gereinigt und fertiggestellt.
Vorteile: Hervorragende Oberflächengüte, hohe Maßgenauigkeit und geeignet für komplexe und komplizierte Teile.
3. Druckguss
Beschreibung: Beim Druckguss wird eine wiederverwendbare Form (Matrize) aus Stahl verwendet, um Metallteile mit hoher Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit herzustellen.
Matrizenherstellung: Die Matrize ist aus Stahl gefertigt und besteht aus zwei Hälften (Matrizenhälften).
Einspritzen: Geschmolzenes Metall (typischerweise unter hohem Druck) wird in den Formhohlraum eingespritzt.
Abkühlung und Erstarrung: Das Metall kühlt schnell ab und erstarrt im Formhohlraum.
Auswerfen: Die Matrize öffnet sich und das Gussstück wird aus der Form ausgeworfen.
Beschneiden und Endbearbeitung: Überschüssiges Material (Flansch) wird entfernt und der Guss ist fertig.
Vorteile: Hohe Produktionsraten, gute Maßgenauigkeit und geeignet für die Massenproduktion von Teilen mit komplexen Formen.
4. Stranggießen
Beschreibung: Stranggießen ist ein Prozess, bei dem geschmolzenes Metall kontinuierlich in eine wassergekühlte Form gegossen wird, um einen erstarrten Strang zu bilden, der dann in gewünschte Formen weiterverarbeitet wird.
Formdesign: Wassergekühlte Kupferformen werden verwendet, um das geschmolzene Kupfer zu einem festen Strang zu formen.
Kontinuierliches Gießen: Geschmolzenes Kupfer wird kontinuierlich in die Form gegossen.
Erstarrung: Das geschmolzene Kupfer erstarrt beim Durchgang durch die Form.
Schneiden und Verarbeiten: Der verfestigte Strang wird in die gewünschte Länge geschnitten und weiterverarbeitet (z. B. gewalzt, extrudiert), um Endprodukte herzustellen.
Vorteile: Hohe Produktivität, gute Oberflächenqualität und effiziente Herstellung großer Längen einfacher Formen wie Stangen, Rohre und Streifen.
