Schmieden von Kupferlegierungen: Techniken und Tipps

Zu den gebräuchlichen Kupferlegierungen gehören Messing und Bronze usw., die eine gute Wärmeleitfähigkeit und einen kleinen Schmiedetemperaturbereich aufweisen, bei der Erwärmung zur Überhitzung neigen und eine geringe Verformungsbeständigkeit besitzen.

1. Eckpunkte des Heizungsbetriebs

Wenn Kupferlegierungen erhitzt werden, ändert sich ihre Plastizität mit steigender Temperatur. Steigt die Temperatur auf 200-600 °C, ist die Plastizität am geringsten, was als spröder Bereich bezeichnet wird.

Ab 650 °C nimmt die Plastizität rasch zu und die Festigkeit ab; bei mehr als 850 °C wachsen die Körner jedoch rasch, und die Korngrenzen werden ebenfalls beschädigt, was zu einer Abnahme der Plastizität führt.

Die ursprüngliche Schmiedetemperatur von Kupferlegierungen ist relativ niedrig, im Allgemeinen zwischen 800-900°C, während die Endtemperatur beim Schmieden zwischen 650-700°C liegt. Der Schmiedetemperaturbereich für verschiedene Kupferlegierungen ist in Tabelle 7-4 dargestellt.

 Schmiedetemperaturbereich von Kupferlegierungen

1) Kupferlegierungen haben eine gute Wärmeleitfähigkeit, und der Schrott kann direkt bei der höchsten Ofentemperatur (50~100°C höher als die Anfangstemperatur beim Schmieden) eingelegt werden.

2) Zum Erhitzen von Kupferlegierungen wird am besten ein elektrischer Widerstandsofen verwendet, aber auch ein kohlegefeuerter Heizofen kann eingesetzt werden. Der Erhitzungsvorgang ist einfach; durch die Verringerung der Kohle- und Luftmenge kann im Ofen eine so genannte "sanfte Flamme" aufrechterhalten werden, die gleichzeitig die Wärme speichert.

3) Beim Erhitzen von Kupferlegierungen fallen immer einige Kupferabfälle und Verunreinigungen auf den Boden des Ofens, wodurch der Ofenboden mit geschmolzenem Kupfer beschichtet wird. Beim späteren Erhitzen von Stahl dringt das Kupfer in die Korngrenzen des Stahls ein und diffundiert, wodurch die Festigkeit des Stahls verringert wird und thermische Sprödigkeit entsteht.

Um dieses Phänomen zu vermeiden, sollte beim Erhitzen von Stahl ein dünnes Eisenblech auf den Ofenboden gelegt werden. Um zu verhindern, dass die Hochtemperaturflamme direkt auf das Kupfermaterial spritzt und örtliches Schmelzen verursacht, sollten dünne Eisenbleche auch die anderen drei Seiten abdecken.

4) Die Oberflächenqualität von Kupferbarren ist schlecht, so dass vor dem Erhitzen ein Schälen und Abschneiden der Steigleitung erforderlich ist.

2. Merkmale des Schmiedens von Kupferlegierungen

Aufgrund der niedrigeren Anfangsschmiedetemperatur von Kupferlegierungen und eines kleinen Schmiedetemperaturbereichs (nur 150-200°C) sind beim Schmieden folgende Punkte zu beachten:

1) Die zum Schmieden verwendeten Werkzeuge (wie Stempel, Gesenke, Auffangwannen, Dorne, obere und untere Schnapper usw.) sollten auf 200-250°C vorgewärmt werden.

2) Das Hämmern sollte leicht und schnell erfolgen, und das Material auf dem Amboss sollte häufig gewendet werden, um die von der Oberfläche des Ambosses abgeführte Wärme zu verringern.

3) Strenge Kontrolle der Endtemperatur beim Schmieden. Es besteht die Gefahr von Brüchen, wenn die Fertigstellung oder die Durchführung von Hilfsarbeiten wie das Richten unter 600°C erfolgt. Wenn beim Stanzen oder Reiben die Temperatur des Stempels zu niedrig ist, können aufgrund des Temperaturabfalls Risse am Rand des Lochs entstehen. Das Abschneiden des überschüssigen Materials sollte ebenfalls innerhalb des Schmiedetemperaturbereichs erfolgen, da sonst die Schnittfläche eine grobkörnige Sprödbrucherscheinung aufweist.

4) Kupferlegierungen haben im Allgemeinen eine gute Plastizität, die größere Verformungen zulässt. Sie haben jedoch eine geringere Zähigkeit als Stahl und sind anfällig für Faltenbildung beim Hämmern. Um zu verhindern, dass die Beseitigung von Falten zu einer unzureichenden Bearbeitungszugabe führt, sollten die Zugabe und die Materialberechnung entsprechend erhöht werden.

5) Beim Freiformschmieden von Gesenken aus Kupferlegierungen sollte der Radius der runden Ecken am Formübergang vergrößert und geglättet werden.

6) Das Phänomen der Sprödigkeit in Kupferlegierungen ist hauptsächlich auf die Anreicherung von Verunreinigungen wie Blei, Antimon und Wismut in der Kupferlegierung zurückzuführen.