Informationsdruck i. 25 - über Kupfer

3. Herstellung und Bearbeitung3.1 SchmelzenZur Herstellung von Gussstücken ausZinnbronzen dienen bevorzugt fertiglegierteBlöcke, und Gießereirücklauf.Basis für diese Legierung ist nahezu100 % Recyclingmaterial. Die Zusammensetzungder Blockmetalle, für dieHerstellung von Gussstücken ausKupfer-Zinn- und Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegierungen sowie aus Kupfer-Zinn-Blei-Gusslegierungen ist inDIN EN 1982 festgelegt.Kupfer-Zinn-Gusslegierungen könnenauch aus Hüttenkupfer bzw. Elektrolytkupferund Reinzinn erschmolzenwerden. Es ist auf die Gasfreiheit derSchmelze besonders zu achten. DasSchmelzen möglichst unter neutralenBedingungen – oft mit nachfolgenderStickstoffspülung – setzt sich zunehmenddurch.Die einwandfreie Schmelzequalität istdie Vorraussetzung für einwandfreieGussqualität. Bei der Schmelzführungist möglichst auf geringe Gasgehalte zuachten. Die Wasserstoffaufnahme kanndurch Chargieren von trockenen, sauberenEinsatzmaterialien und durchoxidierendes Schmelzen weitgehendvermieden werden. Die Löslichkeit desWasserstoffs nimmt bei Kupfer-Zinn-Legierungen mit ansteigendem Zinngehaltab; bei 1200°C weist reinesKupfer eine Wasserstofflöslichkeit vonca. 7 cm 3 /100 g Metall auf, welche beieinem Zinnzusatz von 35 % in derGrößenordnung von 2 cm 3 /100 g Metallliegt [3]. Durch die Zugabe von Phosphorin Form einer Vorlegierung(Phosphorkupfer) ist die Sauerstoffentfernungsichergestellt. Durch diesenProzess wird gleichzeitig auch eineWasserstoffentfernung erreicht. ErneuterGasaufnahme wird durch gutesAbdecken und leichten Überschuss anDesoxidationsmitteln entgegengewirkt.Nach der Desoxidation sollte allerdingsso schnell wie möglich gegossen werden.Schleuder- und Kokillenguss in Betracht.Entsprechende Beispiele zeigt dasBild 29. Für das Druckgießen kommendiese Legierungen nicht in Frage. DieGießtemperatur hängt auch vom Gießverfahrenab und liegt etwa 50 bis100°C oberhalb der Liquidustemperatur(schmelzflüssiger Bereich). Ein bestimmterPhosphorüberschuss soll dieeinwandfreie Desoxidation derSchmelze gewährleisten.Bei der Herstellung von Gussformen istein Schwindmaß von etwa 1,3 bis 1,5 %zu berücksichtigen .Um fehlerhafte Gussstücke zu vermeiden,ist ein turbulenzarmes Gießenerforderlich. Die Formstoffe müsseneine gute Gasdurchlässigkeit gewährleisten.Reaktionen mit der Formwandsind zu vermeiden, z. B. durch dasAufbringen einer Schlichteschicht.Strangguss zeichnet sich wegen derraschen und gleichmäßigen Erstarrungin Graphitkokillen – durch ein dichtesGefüge und einheitliche Verteilung derheterogenen Bestandteile aus. BeiKupfer-Zinn-Blei-Gusslegierungenerreicht man mit dem Strangguss einefeine, gleichmäßige Bleiverteilung.Mit Schleuderguss wird ein dichter,gleichmäßiger Guss erreicht. Es werdenKokillen aus geschlichtetem Stahl oderKupfer eingesetzt. Bei der Herstellungvon Kupfer-Zinn-Blei-Gusslegierungenmit dem Schleuderguss sollte die„Fliehkraftseigerung“ beachtet werden.Der Verbundguss wird vor allem zumVerbinden von Stahl mit Kupfer-Zinn-Blei-Gusslegierungen zur Herstellungvon Gleitlagern und Gleitplatten herangezogen.Die dabei erforderlicheHaftung der beiden Werkstoffe erfolgtdurch Diffusion.3.3 WärmebehandlungBei Zinnbronzen mit einem α-Gefügekönnen durch Wärmebehandlung nurgeringfügige Veränderungen der Werkstoffeigenschaftenerreicht werden.Dagegen ist die Wärmebehandlung beiLegierungen mit (α+δ)-Eutektoid möglich,das Gefüge durch entsprechendeGlühung zu homogenisieren, d. h. denδ-Bestandteil aufzulösen. Die Dehnungsowie die Zugfestigkeit könnenbei Kupfer-Zinn-Gusslegierungen,z. B. durch eine Glühbehandlung beica. 650°C, gesteigert werden.Eine δ-Auflösung ist bei Gusswerkstoffenfür Reib- und Gleitbeanspruchungunerwünscht, da der geforderteVerschleißwiderstand dieser Legierungenauf dem hohen Anteil des hartenund verschleißfesten (α+δ)-Eutektoidsberuht.Die Eigenschaften von Zinnbronzendurch Wärmebehandlung zu beeinflussen,findet selten Anwendung. Beiaushärtbaren Kupfer-Zinn-Gusslegierungenmit höheren Nickelgehaltenerschließt eine Glühbehandlung undAushärtung infolge der erheblich verbessertenFestigkeitseigenschaftenbesondere Anwendungsgebiete.Bei Zinnbronzen wird gelegentlich einSpannungsfreiglühen erforderlich,womit die Spannungsspitzen abgebautwerden. Ein solches „Entspannungsglühen“kann bei Temperaturen zwischen200 und 450°C (vorwiegend bei260°C) durchgeführt werden.3.2 GießenGussstücke aus Zinnbronzen lassensich nach den verschiedensten Gießverfahrenherstellen. Insbesonderekommen hierfür neben dem Sand-,und Maskengießverfahren auch nochdie Dauerformverfahren Strang-,Bild 29: Anwendungen aus Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegierungen (DKI 6437 B)18 | Deutsches Kupferinstitut