DE1452223B2

DE1452223B2 - Verfahren zur herstellung gut zerspanbaren halbzeugs aus blei haltigen kupfer beryllium legierungen

Info

Publication number: DE1452223B2
Application number: DE19651452223
Authority: DE
Inventors: Paul Joseph Boyertown Pa. Scherbner (V.StA.)
Original assignee: Beryllium Corp
Current assignee: Beryllium Corp
Priority date: 1964-09-22
Filing date: 1965-08-20
Publication date: 1971-12-30
Also published as: JPS499293B1; US3301717A; CH473224A; GB1082267A; NL6512225A; DE1452223A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung \on gut zerspanbarem Halbzeug aus bleihaltigen Kupfer-Benllitim-Legierungen. insbesondere aus Bcr\ Ilium. Blei und Kobalt und oder Nickel enthaltenden Kupfer-Bcnllium-Legierungen durch Auspressen der- S selben zu Stäben. Stangen oder Rohren mit hoher Festigkeit, guter Dehnung und Härte bei gleichzeitig leichter Bearbeitbarkeit.

Die Bearbeitung, insbesondere die spanabhebende Verformung von Kupfer-Ben Ilium-Legierungen war κι immer schwierig. Hs ist aus der deutschen Patentschrift ft(i5 734 bekannt, daß der Zusatz kleiner Bleimengen /u diesen Legierungen deren Bearbeitbarkeil erhöht, dadurch entsteht jedoch ein anderes Problem.

Ls ist nämlich äußerst schwierig. Gegenstände, z. B. Stangen oder Stäbe, aus bleihaltigen Kupfer-Beryllium-Legierungen auf die übliche Weise durch Warmwalzen herzustellen, da diese Legierungen in der Wärme spröde oder brüchig werden und während der I lerstellung daher leicht zerhrechen. Die Erfindung schafft nun ein Verfahren zur Herstellung von gut bearbeitbaren Stangen oder Stäben ohne Brechen oder Rißbildung während der "Herstellung, welche die Festigkeit und die anderen Eigenschaften der üblichen Legierung aufweisen.

Wie bereits gesagt, verbessert der Zusatz kleiner Bleimengen zu Kupfer-Ben Ilium-Legierungen deren Bearbeitbarkeit. Die normalen Warmwalzmethoden verhindern ledoch die Verwendung von mehr als O.OOV'o Blei, was bisher die Verwendung von Blei in diesen ' egieriingen unmöglich machte. Bleimengen von über 0.005" ο verursachen eine Rißbildung während des Warmwalzens der Legierung. Hs wurde bereits vorgeschlagen, solche für das Warmwalzen ungeeigneten Werkstoffe durch Strangpressen zu verformen. Bei den bleihaltigen Kupfer-Beryllium-I.egierungen trat jedoch trotzdem auch beim Strangpressen eine Rißbildung und ein dadurch bedingter Festigkeitsverlust auf.

Ls wurde nämlich festgestellt, daß. wenn der Durchmesser des auszupressenden Barrens relativ zur (iroße iles Strangpreßbehällers zu klein ist. während der Aiifangsphase des Preßvorgangs, wenn der Barren innerhalb des Behalters vor seinem Austritt gestaucht wird, leicht reißl. und das ausgepreßte Material zeigt dann Risse. Ls isi daher wichtig, die (iröße des Strangpreßbehälters bei tier I lerstellung des m dieser Strangpresse weiter zu bearbeitenden Barrens zu berücksichtigen.

Die Erfindung schafft nun ein Verfahren zur Her- w stellung gut /erspanbaren Halbzeugs aus bleihaltigen Kupfer-BervHium-l.egicrungen. bestehend aus().45 bi^ 2.05".;. Beryllium. 0.07 bis 1.0".. Blei. Rest Kupfer, durch Sirangpressen eines gegossenen Barrens aus der legierung, und sie ist gekennzeichnet dadurch. daß der auszupressende Barren fast genau den Durchmesser des Strangprcßbchältcrs aufweist.

Es wurde gefunden, daß der Zusatz von 0.07 bis 1.0% Blei zu Kupfer-Bcryllium-Legicrimgcn unter den vorstehenden Bedingungen Stäbe oder Stangen <*> mil verbesserter Bearbeitbarkeit, ausgezeichneter Festigkeit und frei von Rissen ergibt.

Daß die erfindungsgemäße Maßnahme eine Wirkung ergibt, die bisher offenbar nirgends erkannt wurde, ergibt sich aus folgendem: Es besteht ein grundsätzlicher Unterschied zwischen Kupfcrlegierungcn allgemein und Kupfcr-Bcryilium-Legierungen. Kunfcr-Beryllium-Legicrungen sind in ihrem normalen Zustand nicht homogen, d h.. sie bilden keine ein/ige Phase Man kann sie zwar unter bestimmten Bedingungen einphasig machen, was jedoch beim normalen Sirangpressen nicht erfolgt, (iemäß der Lilindung erhält man nun äußerst feinkörnige, das Blei in völlig homogener Verteilung enthaltende Sirangpreülmge. indem man den auszupressenden, gegossenen Barren genau der Größe des Slrangpreßhehäliers anpaßt, so daß die Toleranz /wischen dem Behälter und dem Barren so klein wie möglich ist. Line mikroskopische Untersuchung des auf diese Weise strang- \erpreßten Materials ergab eine ganz gleichmäßige Dispergierung des Bleis in den Legierungen und eine viel feinere Korngröße und somit wesentlich bessere mechanische Eigenschaften als hei einem üblichen Sirangpreßvorgang.

Die erf'indungsgemäße Maßnahme bewirkt, daß während der Anfangspha.se des Preßvorgangs, wenn der Strang innerhalb des Behälters vor seinen Austritt gestaucht wird, er soft.rt in dem Behälter unter einem solchen Druck steht, daß keine Risse auftreten können.

Man kann bleihaltige Kupferberylliumstäbe auch durch Kaltwalzen eines Stranges und oder Stabes erhalten. Diese Methode ist jedoch sowohl kostspielig als auch langsam. Das Strangpressen bietet die schnellste, wirtschaftlichste und eine zufriedenstellende Methode zur Llerstellung dieser Halbzeuge.

Eine andere Methode zur Herstellung von Stäben aus den genannten Legierungen besteht darin, daß man einen halbfertigen Stab durch mehrere Ziehdüsen zieht: zu diesem Zweck muß jedoch von einem Stab ausgegangen werden. Das kontinuierliche (jießen von Stäben mit dem für das anschließende Ziehen richtigen Ausgangsdurchmesser bildet eine andere Methode zur llerstellung von Stangen aus dieser Legierung, vorausgesetzt, daß die Stäbe eine ausreichende Dickeveiminderung zur Erzielung einer befriedigenden Qualität des Materials erfahren.

Der erfindungsgemäß auszupressende Barren kann statisch oder kontinuierlich gegossen oder durch Druckguß erhalten werden Hr kann anschließend überholt und oder homogenisiert werden. Der Barren wird dann zu dem fertigen oder zu einem Zwischenprodukt stranggepreßt. Der Strangpreßling kann dann lösungsgeglüht oder entspannt werden. Er wird anschließend gegebenenfalls gereinigt und schließlich, falls erforderlich. k..!t zu dem Hndpiodukt gezogen. wobei zwischenzeitlich so viele Glühungen und Obertlächenreinigungcn erfolgen, daß das Material auf die endgültige Länge und Grüße gezogen werden kann.

Die zur Herstellung eines Stabes mit den nachstehenden mechanischen Eigenschaften verwendete Einrichtung. Auspreßbedingungen und die anderen wichtigen Laktoren waren die folgenden:

Einrichtung:

17(R) Iunncn Honzonlal-Slrangpresse.

Füllraum:

134 mm Durchmesser.

Verhältnis der Üickcabnahme:
21.4:1 (ergibt eine Stange mit einem Durchmesser von 30.2 mm).

Ausbildung der Preßmatrize:

120 eingeschlossener Winkel. 30 Einführungswinkel.

Schiiiicrinillcl für die l'iel.lmalri/e: Suspension von kuplerpiiker iiuil (iraph

Schmiermiilel für den Sirangpreßhehälier: ein übli'.'liL's.

Wcikzeiiglemperaturen. l'icümamze

2114 bis 26(1 C
SirangpicUhehäher:

316 bis 371 C.

Si; .ιΙΗΊΙΙΙΠΊΙΠυΙ

Auspreßhedingungcn
Hihilziingsmethode

Strangtemperatur

Au.;preßkrafl

Siauehkrafi. kg enr

Während des Auspressen*, kg enr . . . Am Ende, kg enr

(ieschwindiukeil

Kolben- oder .Stempelgeschwindigkeit, mm Sekunde

Widerstands	Widerstands	^: Widerstands-	\ Widerstands
erhitzung	erhitzung	erhii/ung	erhitzung
704 C	760 C	760 C	760 C
S120	7500	7560	7350
6290	5750	5 7 5( I	5 5 5 5
7931	: 7196	7196	7014

8.4 179

S.4 179

Auspreßgeschwindigkeit. mm Sekunde . . |

Widerstand gegen Fließfaktor K = ^;9

S.4 179

⁴°

Line Änderung der Aiispreßlcmperaiur des Barrens bedingt eine Änderung sämtlicher anderer Betriebsbedingungen .'.er Strangpresse. Außerdem könnte man bei ausreichender Kapazität der Strangpresse kalt pressen. Der Strang kann mit Pießdrüeken von 3160 bis 14 100 kg enr ausuepr< 3t werden.

Die bevorzugten Bereiche der Preßbedingiingen für die eiTindungsgeinäß auszupressende Legierung sind:

Hloekten. 'cratur. C 704 bis 7SS

Aiispreßkraft

Stauchkrafl in kg enr . 5620 bis 8440

Während des Auspressens. kg enr 4220 bis 66SO Am Lndc. kg enr ^ 6330 bis S79O

(ieschwindigkeit

Kolben- oder Stempelgesehwindigkeit, mm Sekunde ."! λ . 0.38 bis 1.27

Auspreßgcsch windigkeil.

mm Sekunde 7.6 bis 38

Widerstand gegen Füeßfaklor K - 15 bis 21

Legierungen mit den folgenden Zusammensetzungen wurden nach der vorstehend beschriebenen Methode hergestellt:

Ziehen und 3siiindiger Alterung hei 316 C genden:

die fol-

ScliniL-l/ keil
kü mm

1 34.96
145.46
144.06
140.34

11.2".,
ku IHIl)

I 34. ' ^::>

133.84
I 29.92

44 Rc

43 Rc

44 Rc

Einige ander'·, in den Rahmen der Erfindung fallende Legierungen sind die folgenden:

Sdimcl/-	Hc
p rotte
I	1.88
2	1,98
3	1.98
4	1.98

0.26
0.25
0.25
0.25

Ptl

0.17 0.39 0.46 0.55

(Il

Rest Rest Rest Rest

60

Be	B e i s ρ i e I I , , ¹ t iCuiiliKpn vent I.SO bis 2.0s
Co oiler Ni Pb	0 "¹O bis 0.M)
Cu	. . : 0.10 bis 0.75
Be	Rest
Co oder Ni Pb	»ei s pi c I 2 _(icwll._hlspr(1/l._nl 1.65 bis I.SO
Cu	. 0 20 bis 0 M) 0.10 bis 0.75
Bc ...	Rest
Co	Beispiel 3 _(ll._ul,i_lt,p_r,_Vcni 0.45 bis 0,70
Pb	-».35 bis 2,70
Cu	0.10 bis 0,75
Rest

Die mechanischen Eigenschaften der obigen Proben sind nach einer Lösungsglühung bei 788 C und

l d

Aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von ^fi5 Halbzeugen aus einer bleihaltigen, stranggepreßten Ktipfcr-Beryllium-Lcgicrung mit verbesserter spanabhebender Bcarbcitbarkcil. hoher Festigkeit und

ggg
Wasscrabschrcckung. 37%iger Kaltverformung durch frei von Rissen schafft. Aus der Legierung gegossene

Harren werden dabei durch Strangpressen zu Stäben. Stangen oiler Rohren als Lndpiodukl oder als Zwischenprodukt verarbeitet, die nach den üblichen Methoden noch weiter uäi mehehandeli werden können. s

Claims

Patentansprüche:

I.Verfahren zur Herstellung gut zerspanharen Halhzeugs aus bleihaltigen Kupfer-Beryllium-Legierungen, bestehend aus 0,45 bis 2.(15"n Beryllium, 0,07 his l,0"(, Blei. Rest Kupfer, durch Strangpressen eines gegossenen Barrens aus der Legierung, dadurch g e k e η η ζ e i c h net. daß der auszupressende Barren fast genau den Durchmesser des Strangpreßbehälters aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß die Temperatur des gegossenen Barrens vor dein Auspressen 704 bis ^SK (' beträgt.
.V Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Barren unter einem Druck von 3160 bis 14 KK) kg cnr ausgepreßt wird.
4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der gegossene Barren vor di'm Auspressen homogenisiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daü der Barren bei 785 C lösungsgeglüht, gereinigt und anschließend an das Strangpressen kalt gezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daü die Legierung des auszupressenden Barrens 0.20 bis 2.70% Kobalt und oder Nickel enthält.