Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupfer-Zinklegierung zur Fertigung druckdichter Gusstücke mittels Giess- und Pressverfahren.
Seit langem ist eine grosse Anzahl verschiedener Kupfer-Zinklegierungen bekannt. An diese Legierungen werden hinsichtlich einer oder mehrerer der folgenden Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, gute Verschleissfestigkeit, Beständigkeit gegen Entzinkung, sowie gute Bearbeitungsfähigkeit mit spanabhebendem Werkzeug gestellt.
Ausser einer Anzahl Standardlegierungen sind auch mehrere Speziallegierungen entwickelt worden, wobei aber jede dieser verschiedenen Legierungen nur einige der oben aufgezählten Eigenschaften aufweisen. Kennzeichnend für die verschiedenen bekannten Kupfer-Zinklegierungen ist auch, dass sie sich mehr oder weniger nur für ein oder höchstens zwei Herstellungs- und Bearbeitungsmethoden eignen. Daher sind die Hersteller ver schieden artiger Messingteile bisher gezwungen gewesen, verschiedene für jede einzelne Giessart geeignete Legierungen für Spritzguss, Kokillenguss, Druckguss, Sandguss und zum Warmpressen auf Lager zu halten. Dies führt sowohl aus l gerungs- als auch herstellungstechnischen Gründen zu Komplikationen und unrationeller Arbeitsweise.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Legierung zu schaffen, die sämtliche oben angegebenen Eigenschaften in sich vereint und die sich durch folgende Merkmale auszeichnet: ausgezeichnete Giesseigenschaft und daher für Spritzguss, Kokillenguss, Sandguss und Warm pressung von verwickelten Gussstücken mit unterschiedlichen Wanddicken geeignet, gute chemische Beständigkeit insbesondere gegen Seewasser und Witterungs- einflüsse, hohe Ahnutzungsbeständigkeit und gute Widerstandsfähigkeit gegen Korrosions- und Kavitationsangriffe.
Bisher wurde es für gänzlich unmöglich gehalten, eine Legierung zu schaffen, die sich für alle diese hauptsächlich vorkommenden Giessmethoden eignet, was auch die grosse Anzahl der verschiedenen auf dem Markt zu findenden Kupferlegierungen beweist. Die Hersteller von Messingeinzelteilen haben auch die Forderung gestellt, dass die aus Messing gefertigten Erzeugnisse bis zu einem Druck von etwa 20 kg/cm2 druckdicht sein sollen. Bisher herrschte jedoch die allgemeine Auffassung, dass derartige Legierungen keineswegs Aluminium enthalten dürfen, wenn druckdichte Gussstücke herzustellen sind. Es ist weiterhin bekannt. dass bereits so geringe Anteile Aluminium, wie z.B. 0,6'7o bei Kokillenguss ein Schäumen verursachen.
Es ist lallerdings auch bekannt, dass geringe Anteile Aluminium in Kupferlegierungen zu besserer Giessbarkeit führen, aber andererseits wird von autoritativer Stelle behauptet, dass Aluminium und Silizium aus technologischen Gründen nicht gleichzeitig in ein und derselben Legierung vorhanden sein dürfen. Da aber Silizium in diesem Zusammenhang sehr wertvolle Eigenschaften besitzt, will man von diesem Stoff nicht absehen.
Ein Beispiel einer Zusammensetzung, bei der oben erwähnte vorteilhafte Eigenschaften festgestellt werden konnten, ist folgende Legierung, die aus
Kupfer 63 ,So
Blei 2%
Nickel 0,5%
Mangan 0,5%
Aluminium 0,3%
Silizium 0,7%
Zinn 0,5%
Antimon 0,05%
Rest Zink besteht.
Es hat sich erwiesen, dass diese Legierung trotz ihres Gehaltes an Aluminium und Silizium den Forderungen auf Druckdichtheit nachkommt, und sich erstaunlicher Weise für sämtliche gewöhnlich vorkommenden und oben erwähnten Giessmethoden eignet, sowie ausserdem besonders gute übrige Eigenschaften besitzt, wobei hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, sowohl gegen Erosions- korrosion als auch Entzinken, beibehalten bzw. sogar verbessert werden konnten.
Vorgenommene Proben an 14 mm starken Probestäben, hergestellt aus der erfindungsgemässen Legierung haben zu folgenden, sehr guten Endergebnissen geführt: Streckgrenze(0,2%)= 19 kp/mm2 Bruchgrenze = 37,4 kp/mm2 Ziehbarkeit bei 70 mm Messlänge = 12,6% Kontraktion = 15%.
Die Bestandteile der erfindungsgemässen Legierung können, wie durch Versuche ermittelt wurde, innerhalb bestimmter Grenzen verändert werden, ohne dass ihre vorteilhaften Eigenschaften verloren gehen. Als Grenzwerte für die verschiedenen Bestandteile wurden die fol genen ermittelt:
Kupfer 62 - 65%
Blei 1 - 3%
Nickel 0,2-0,8%
Mangan 0,2-0,8%
Aluminium 0,1 - 0,6%
Silizium 0,3 - 1,0%
Zinn 0,2- 1,0(r,
Antimon 0,02 - 0,2%
Rest Zink.
Es wurde bei Kokillenguss eines schwierigen Armaturteiles in Massenfabrikation festgestellt, dass es bei Verwendung eines üblich empfohlenen Kokillenmessings zu einem Ausschuss von etwa 50% infolge undichter Einzelteile führte, während es sich bei Verwendung der erfindungsgemässen Legierung zeigte, dass der Ausschuss aufgrund undichter Gusswaren bis unter 7% herabsank. Dieses sehr gute Ergebnis ist zurückzuführen auf die gute Giessbarkeit der Legierung, wodurch die Gefahr der Luifteinschliessung und des Auftretens von Oberflächenschäden weitgehend ausgeschlossen werden konnte.
Die Legierung gemäss der vorliegenden Erfindung kann aufgrund ihrer oben beschriebenen Eigenschaften und der Möglichkeit Gussstücke aus dieser Legierung durch verschiedene Giess und Bearbeitiungsverfahren herzustellen, zur Fertigung sämtlicher einem Armatursystem zugehörigen Einzelteile verwendet werden. Hierdurch werden noch weitere Vorteile gewonnen, indem die Gefahr einer galvanischen Korrosion zwischen den verschiedenen Einzelheiten beseitigt ist. Da nur eine einzige Legierung auf Lager gehalten werden braucht, ist es auch möglich, die Herstellungskosten wesentlich herabzusetzen.
Durch die Möglichkeit, nur eine einzige Legierung zu verwenden, wird verhindert, dass aus verschiedenen Legierungen bestehende Armaturenteile verwechselt werden, was bisher ein Problem war, da es für einen Nichtfachmann schwierig, um nicht zu sagen, unmöglich war, zu beurteilen, aus welchem Material und durch welches Verfahren ein gewisses Armaturenteil hergestellt ist.
Durch verschiedene Herstellungsverfahren erhaltene Abfälle (Schrot, Späne usw.) werden gewöhnlich umgeschmolzen, und es ist hierbei erwünscht, dass die Abfälle verschiedener Zusammensetzungen bei der Umschmelzung nicht miteinander vermischt werden, da es schwierig sein kann, der Schmelze die erwünschte Zusammensetzung zu erteilen. Aus diesem Grunde war man bisher zu kostspie ligem Hantieren der Abfälle gezwungen. Durch die Erfindung ist eine Legierung geschaffen, welche sich für die meisten vorkommenden Herstellungsverfahren eignet, wodurch das Problem mit der differenzierten Abfallhantierung ausgeschaltet ist.
The present invention relates to a copper-zinc alloy for the production of pressure-tight castings by means of casting and pressing processes.
A large number of different copper-zinc alloys have been known for a long time. One or more of the following properties, such as high strength, good corrosion resistance, good wear resistance, resistance to dezincification, and good machinability with cutting tools, are placed on these alloys.
In addition to a number of standard alloys, several special alloys have also been developed, but each of these different alloys only have some of the properties listed above. It is also characteristic of the various known copper-zinc alloys that they are more or less suitable for only one or at most two production and processing methods. Therefore, the manufacturers of different types of brass parts have been forced to keep different alloys suitable for each individual type of casting for injection molding, permanent mold casting, die casting, sand casting and hot pressing in stock. This leads to complications and an inefficient way of working for both storage and manufacturing reasons.
The purpose of the present invention is to create an alloy that combines all of the above properties and is characterized by the following features: excellent casting properties and therefore suitable for injection molding, permanent mold casting, sand casting and hot pressing of entangled castings with different wall thicknesses, good chemical resistance, especially against seawater and the effects of weather, high resistance to use and good resistance to corrosion and cavitation attacks.
Up to now it has been considered completely impossible to create an alloy which is suitable for all these main casting methods, which is also proven by the large number of different copper alloys to be found on the market. The manufacturers of brass parts have also made the requirement that the products made of brass should be pressure-tight up to a pressure of about 20 kg / cm2. So far, however, the general opinion has prevailed that such alloys must by no means contain aluminum if pressure-tight castings are to be produced. It is still known. that even such small proportions of aluminum, e.g. 0.6'7o cause foaming in permanent mold casting.
However, it is also known that small proportions of aluminum in copper alloys lead to better castability, but on the other hand it is claimed by authoritative sources that, for technological reasons, aluminum and silicon must not be present at the same time in one and the same alloy. However, since silicon has very valuable properties in this context, one does not want to ignore this substance.
An example of a composition in which the above-mentioned advantageous properties have been found is the following alloy, which is composed of
Copper 63, So
Lead 2%
Nickel 0.5%
Manganese 0.5%
Aluminum 0.3%
Silicon 0.7%
Tin 0.5%
Antimony 0.05%
The remainder is zinc.
It has been shown that this alloy, in spite of its aluminum and silicon content, meets the requirements for pressure tightness, and is surprisingly suitable for all commonly occurring and above-mentioned casting methods, and also has particularly good other properties, with high strength and corrosion resistance, both against erosion corrosion as well as dezincification, could be maintained or even improved.
Samples taken on 14 mm thick test rods made from the alloy according to the invention have led to the following very good final results: Yield strength (0.2%) = 19 kp / mm2 breaking point = 37.4 kp / mm2 drawability at 70 mm measuring length = 12, 6% contraction = 15%.
The constituents of the alloy according to the invention can, as has been determined by tests, be changed within certain limits without their advantageous properties being lost. The following were determined as limit values for the various components:
Copper 62 - 65%
Lead 1 - 3%
Nickel 0.2-0.8%
Manganese 0.2-0.8%
Aluminum 0.1-0.6%
Silicon 0.3 - 1.0%
Tin 0.2-1.0 (r,
Antimony 0.02 - 0.2%
Remainder zinc.
In the case of permanent mold casting of a difficult fitting part in mass production, it was found that the use of a commonly recommended permanent mold brass led to a reject rate of around 50% due to leaky individual parts, while when using the alloy according to the invention it was found that the reject rate due to leaky cast goods was below 7 % decreased. This very good result is due to the good castability of the alloy, whereby the risk of air confinement and the occurrence of surface damage could be largely excluded.
The alloy according to the present invention can, due to its properties described above and the possibility of producing castings from this alloy by various casting and machining processes, be used for the production of all individual parts belonging to a fitting system. This provides even more advantages in that the risk of galvanic corrosion between the various details is eliminated. Since only a single alloy needs to be kept in stock, it is also possible to reduce manufacturing costs significantly.
The ability to use only a single alloy avoids mixing up valve parts made of different alloys, which has been a problem since it was difficult, if not impossible, for a non-specialist to judge from which material and by which process a certain fitting part is produced.
Wastes (shot, chips, etc.) obtained by various manufacturing processes are usually remelted, and it is desirable here that the scraps of different compositions are not mixed with one another during remelting, since it can be difficult to give the melt the desired composition. For this reason, you have previously been forced to expensive handling of the waste. The invention provides an alloy which is suitable for most manufacturing processes that occur, whereby the problem with the differentiated waste handling is eliminated.