BIR-Herbsttagung, 25. - 26- Oktober 2010 in Brüssel - Metall-web.de

ADAMA - eine neue Bronze-Legierung
Universeller Werkstoff für Tiefziehwerkzeuge
Eine unter dem Namen ADAMA vorgestellte Bronze-Legierungsgruppe zeichnet sich
durch hohe Festigkeiten, ein günstiges Korrosionsverhalten und äußerst gute Verschleißbeständigkeit
aus. Sie ist nach Herstellerangaben besonders effektiv in der
Umformtechnik einsetzbar als Werkstoff für Tiefziehwerkzeuge.
Mit Kupferwerkstoffen
verbindet sich im
Allgemeinen die Vorstellung
von weichen,
bildsamen Metallen. Weniger bekannt
ist, dass Legierungen des Kupfers, beispielsweise
mit Aluminium, aber auch
anderen Elementen, eine hohe Festigkeit
und Härte erreichen können. Bei exakter
Einhaltung spezieller Legierungszusammensetzungen
sowie Nutzung von
Umform- und Wärmebehandlungseffekten
sind Zugfestigkeiten von mehr
als 1.000 N/mm2 und Härtewerte von
über 400 HB erreichbar.
Während einer Verschleißbeanspruchung
wirken sich, ausgehend von der
beachtlichen Werkstofffestigkeit im
Ausgangszustand, verschiedene werkstoffspezifische
Verhaltensweisen,
positiv aus, insbesondere:
Kompensation von Reibwärme in
der Randzone und im gesamten
Werkstück,
Umformfähigkeit im Mikrobereich,
Oberflächenverfestigung (Schmiedeeffekt),
Gleiteigenschaften und
Korrosionsbeständigkeit.
Vor allem bei Relativbewegungen
zwischen Funktionsteilen ergibt sich
daraus die Überlegenheit spezieller
Kupferlegierungen (Spezialbronzen)
gegenüber noch so harten Stählen.
Derartige Verhältnisse sind z.B.
gegeben beim Tiefziehen. Bekanntermaßen
sind Werkstoffe für Tiefziehwerkzeuge
(besonders Tiefziehstempel
oder Matrize) hohen Belastungen
ausgesetzt. Gesucht wurde daher eine
Legierung, die in ihren physikalischen
und mechanischen Eigenschaften den
Anforderungen entsprach, wie sie speziell
für Tiefziehwerkzeuge gewünscht
sind. Eine Lösung bot sich mit Kupfergusswerkstoffen.
METALL | 64. Jahrgang | 12/2010
Zink sichert optimale
Eigenschaften
Zink besitzt für Kupferwerkstoffeeine
Reihe von Vorteilen für die metallurgische
Verarbeitung, die Gefügeausbildung
und somit die Gebrauchseigenschaften.
Zink, im richtigen Moment
und in austarierter Abfolge einlegiert,
fördert die Erstarrung, die Dichte der
Gussteile erhöht sich. Die Zugabe von
Zink verbessert das Fließverhalten der
Legierung beim Gießprozess, so lassen
sich auch komplizierte Formen
optimal füllen.
Wie bei vielen metallischen Werkstoffen
ist bei den Kupfergusslegierungen
die Festigkeit der Dehnung
umgekehrt proportional, d.h., mit
steigender Zugfestigkeit und Härte
nimmt die Dehnung ab. Angepasst
an die jeweilige Anforderung kann
durch die Beigabe von Zink die
jeweils gewünschte Eigenschaft sanft
reguliert und ggf. korrigiert werden.
Umfassende Untersuchungen haben
ergeben, dass Zink ein Element ist,
welches die Festigkeit steigert, ohne
dass die Dehnung so stark sinkt wie
bei der Zugabe von Aluminium. Eine
Verschlechterung des Korrosionsverhaltens
tritt durch Zugabe von Zink
ebenfalls nicht ein.
Zink erhöht zwar die Festigkeit und
Härte, aber es ermöglicht trotzdem
eine gute Bearbeitbarkeit. Zink führt
zu höherer Dichte der Gussteile bei
METALL-MAGAZIN
gleichzeitiger Vermeidung von Lunkern.
Das Legierungselement stabilisiert
das Gefüge, macht es feinkörniger
und sorgt für Spannungsausgleich.
Einige hochfeste Kupfergusslegierungen
erhalten ihre endgültigen
Gebrauchseigenschaften erst durch
eine spezielle Wärme- und/oder
Vakuumbehandlung. Diese ist jedoch
stets mit zusätzlichem Aufwand und
mit Kosten verbunden. Das Ziel der
aktuellen Werkstoffentwicklung war
es, vorrangig durch die genaue chemische
Zusammensetzung die erforderlichen
hohen Festigkeitseigenschaften
ohne zusätzliche Behandlung zu erreichen.
Know-How des Gießers
Zur metallurgischen Qualitätsgarantie
trägt die Gießtechnik nicht unwesentlich
bei. Das Einlegieren von Zink
„im richtigen Moment“ gelingt dem
geübten Gießereimeister. Aus der
speziellen Gießpfanne erfolgt eine
ruhige, turbulenzfreie Formfüllung,
den unterschiedlichen Fallhöhen oder
Vorgaben angepasst, beispielsweise
als Nielsen-Einguss oder per Horneinguss.
Durch gutes Fließverhalten
bringt die neue Legierung Vorteile: Es
sind auch komplizierte Formen optimal
und passgenau zu gießen, so ist
nur eine geringe Bearbeitungszugabe
(< 3 mm) nötig
Die Legierung ADAMA stellt die Kupfergusslegierung
mit höchsten Härten,
Festigkeiten und hervorragenden
Verschleißeigenschaften dar. ADA-
MA mit seinen hochfesten Qualitäten
liegt mit Festigkeiten von 750 N/mm 2
bis über 900 N/mm 2 bei Bruchdeh-
ADAMA Zugfestigkeit Bruchdehnung Brinellhärte
R (N/mm m 2 ) A % 5 HB
M09-1 928 5,0 288
M09-6 875 5,0 275
M10-2 865 6,7 276
Determinantenbeispiele der hochfesten Kupfergusslegierung
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