Kupfer ist ein vielseitiges Material mit einer Vielzahl von Legierungen. Das Metall wird in Sanitär-Armaturen, Schiffspropellern, Kraftwerk Wasser Laufräder und Buchsen und Lagerhülsen verwendet, weil es leicht zu gießen, hat eine lange Geschichte der erfolgreichen Nutzung, ist leicht aus einer Vielzahl von Quellen verfügbar, Kann eine Reihe von physikalischen und mechanischen Eigenschaften erreichen und ist leicht zu bearbeiten, gelötet, gelötet, poliert oder plattiert. In den USA macht Kupfer etwa 2,8% der gesamten Gießproduktion aus, laut der Weltzählung der Gießereiproduktion von 2018, die vom Magazin Modern Casting berichtet wurde. Im Folgenden sind 10 Qualitäten von Gusskupferlegierungen Design-Ingenieure sollten wissen.

1. Fast alle Kupferlegierungen behalten ihre mechanischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen.  

Typische mechanische Eigenschaften von Kupfer sind gute Korrosionsbeständigkeit, Schlagzähigkeit, überlegene thermische und elektrische Leitfähigkeit und die Fähigkeit, marine Organismus Wachstum zu hemmen.

2. Alle Kupferlegierungen können durch Sandguss hergestellt werden.  

Andere Gießverfahren förderlich für Kupferlegierungen sind Zentrifugal-, kontinuierliche, dauerhafte Form, Investitionen und Druckguss. Die Wahl der Legierung und Gießverfahren bestimmt die mechanischen und physikalischen Eigenschaften, Schnittgröße, Wandstärke und Oberflächengüte, die erreicht werden können.

3. Bleikupferlegierungen haben noch mehrere industrielle Anwendungen.  

Während bleihaltige Legierungen nicht mehr in Trinkwasseranwendungen verwendet werden, sind sie dennoch für andere Fälle nützlich, in denen geringe Reibung und Verschleißraten gewünscht sind. Beispielsweise werden hochbleiige Zinnbronzen in Gleitlager gegossen und weisen geringere Verschleißraten als Stahl auf.

4. Als Klasse sind Gusskupferlegierungen leicht zu bearbeiten (besonders im Vergleich zu rostfreien Stählen und Titan, ihren wichtigsten Konkurrenten für Korrosionsbeständigkeit).  

Bleilegierungen auf Kupferbasis sind am einfachsten zu bearbeiten. Diese Legierungen sind freischneidend und bilden kleine, fragmentierte Späne, während sie wenig Wärme erzeugen. Als nächstes in der Reihenfolge der Zerspanbarkeit sind mittelschwere bis hochfeste Legierungen mit zweiten Phasen in ihren Mikrostrukturen, wie bleifreie gelbe Brasse, Mangan-Bronzen und Silizium-Brasse und Bronzen. Diese Legierungen bilden kurze, spröde, dicht gewellte Späne, die in überschaubare Segmente zerbrechen. Während die Oberflächengüte dieser Legierungen gut ist, ist die Schnittgeschwindigkeit geringer und der Werkzeugverschleiß steigt.
Die schwierigsten Kupfer-Basis-Legierungen für die Bearbeitung sind die einphasigen Legierungen wie Kupfer mit hoher Leitfähigkeit, Chrom-Kupfer, Berylliumkupfer, Aluminiumbronze und Kupfer-Nickel. Ihre allgemeine Tendenz während der Bearbeitung ist, lange, stachelige Späne zu bilden, die während der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung stören. Darüber hinaus schweißen reine Kupfer und Nickel-Legierungen tendenziell auf die Werkzeugfläche, was die Oberflächengüte beeinträchtigt.  

5. Post-Casting Verarbeitung kann weiter verbessern Guss Kupfer Teile "Attraktivität.  

Sekundäre Schritte wie Polieren, Plattieren, Löten, Löten und Schweißen können auf Gusskupferlegierungen für eine verbesserte Oberflächengüte und hohe Toleranzkontrolle durchgeführt werden.

Sowohl Gas-Wolfram-Bogen und Gas-Metall-Bogen können Röntgenqualität Schweißnähte bei der Reparatur kleiner Mängel in Kupfer Gussteile zu produzieren. Auch das Schweißen von abgeschirmten Metallic-Lichtbogen kann verwendet werden, aber die Methode ist schwieriger zu kontrollieren. Oxyacetylenschweißen wird hauptsächlich zum Fügen von dünnen Abschnitten verwendet. Das Elektronenstrahlschweißen erzeugt präzise Schweißnähte von hoher Qualität in sauerstofffreiem und deoxidiertem Kupfer.

Im Allgemeinen können Legierungen, die nennenswerte Bleimengen enthalten, nicht geschweißt werden, da das Blei nach der Verfestigung der Schweißnaht flüssig bleibt und Risse in hochbeanspruchten Feldern bildet. Alle Kupfergusslegierungen können an sich selbst und an Stahl, Edelstahl und Nickel-Basis-Legierungen gelötet und gelötet werden. Auch bleihaltige Kupferlegierungen können gelötet werden, aber die Bedingungen müssen kontrolliert werden.

Kupfer-Phosphor-Legierungen, Silber-basierte Lötlegierungen und Kupfer-Zink-Legierungen werden am häufigsten als Füllmetalle verwendet. Gold-basierte Legierungen werden für elektrische Anwendungen verwendet, und Zinn-basierte Lötmittel werden für Haushaltsleitungen verwendet.

Die Hitze des Lötens kann einen gewissen Verlust der Festigkeit in warmbehandelten Kupferlegierungen verursachen, aber spezielle Techniken wurden entwickelt, um das Problem zu beheben. Bei Bedarf kann der gesamte gelötete Guss wärmebehandelt werden, um eine einheitliche Struktur zu erzeugen. Die Korrosionsbeständigkeit von Kupfer-Basis-Legierungen wird durch das Hartlöten nicht beeinflusst, außer in besonderen Situationen.

6. Gusskupfer kommt in einer breiten Palette von Legierungsoptionen, so dass es ein geeigneter Kandidat für viele Anwendungen, je nach Design Belastungen und Umwelt Korrosionsfähigkeit.

7. Die Konstruktion von Kupferlegierungen erfordert eine sorgfältige Planung für dicke und dünne Abschnitte.  

Beide sollten vermieden werden, aber wenn beides notwendig ist, sollte der dickere Abschnitt immer gemischt oder allmählich in den dünneren verjüngt werden. Die Dicke bis dünne Sektionskonstruktion wird für Kupferbasislegierungen mit großen Gefrierbereichen wie rote Brasse, Zinnbronze und teilweise auch für Legierungen mit mittlerem Gefrierbereich wie die gelben Brasse zu einem noch größeren Problem. Diese Legierungen, die für die höchste Stufe der Gießproduktion stehen, verfestigen sich nicht in Richtung. Während richtiges Aufgehen hilft, dies zu bekämpfen, hat es nicht die gleiche Wirkung wie gerichtete Erstarrung.  

Um den Erstarrungsproblemen mit Kupferlegierungen mit großem Gefrierbereich entgegenzuwirken, verwenden Metallgießer Schüttelfrost und Chromit- und Zirkon-Sandkerne, um die richtige Erstarrung zu fördern. Das Kühlen dieser Abschnitte kann effektiver sein als die Verwendung einer Steigleitung, obwohl jedes dieser Werkzeuge die Kosten für ein fertiges Gießen erhöht.

8. Wenn möglich, sollten die Kreuzungen L, T und X vermieden werden.  

Wenn T-Schnitte nicht vermieden werden können, können unerwünschte Wirkungen minimiert werden, indem großzügige Radien an den Ecken bereitgestellt und die Arme ungleich dick werden. Zusätzlich kann eine „Verdimplung“ (eine kleine Einrückung oben am T-Schnittpunkt) dazu beitragen, den Schweregrad von Hitzepunkten zu verringern. X-Schnittpunkte haben besonders nachteilige Auswirkungen bei Kupfergussteilen. Sie sind jedoch fast immer vermeidbar, indem sie beispielsweise einen X-Schnitt in zwei versetzte T-Abschnitte umwandeln.

9. Die Kosten sind vergleichbar mit anderen Metallen aufgrund der hohen Ausbeute, niedrigen Bearbeitungskosten und wenig Bedarf für Oberflächenbeschichtungen, wie Farbe.    CS