DE2252400A1 - Drehautomatenmaterial und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-B0R6 DIPL.-PHYS. DP. MAK'ITZ DIPL. CHEM. DH. DEUFEL DIPL.-ING. FINSTERWALD dipl.-ing. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

Lo/Sv - Ή 1072

IiOBAlTDA MINES LIIiITED

P.O. Box 338, Place d'Arnies, Montreal 126, QUEBEC / KANADA

Drehautomatenmaterial und Verfahren zu seiner

Herstellung

Die Erfindung betrifft ein neues, zur Bearbeitung durch Drehen geeignetes Material und ein Verfahren zu seiner Herstellung, sowie aus diesem Material hergestellte, durch Drehen fertig bearbeitete Gegenstände, wobei das Material aus !legierungen besteht, die Zink, Aluminium, Kupfer und Magnesium enthalten und die in geeigneter Weise behandelt·werden, um ihnen zufriedenstellende Eigenschaften zu einer Bearbeitung durch Drehen zu erteilen, d.h. eine gute Dimensionsstabilität und ein geeignetes Spanbildungsverhalten.

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Es ist bereits bekannt, Zink-Aluminium-Legierungen, welche kleinere Anteile von Kupfer und Magnesium enthalten, für den Druckguß und für Lagerzwecke zu verwenden. Beispielsweise sind in der US-Patentschrift 1 9^-5 288 Legierungen auf Zinkbasis beschrieben, welche etwa 15 bis 35 % Al, 0,01 bis 0,2 % Mg und gegebenenfalls 0,01 bis 5 % Ou enthalten und die besonders für den Druckguß geeignet sind. In der deutschen Patentschrift 974 460 ist eine Legierung beschrieben, welche 28 bis 35 % Al, 0,1 bis 5 % Cu und gegebenenfalls 0,02 bis 0,3 % Mg enthält, wobei der Best aus Zink besteht, und die als gutes Lagermaterial geeignet ist. Jedoch konnten bislang Zink-Aluminium-Legierungen als folge der nicht ausreichenden Spanbildungseigenschaften nicht mit Erfolg bei einer Bearbeitung durch Drehen eingesetzt werden. Es ist an sich bekannt, daß es während einer Drehbearbeitung erforderlich ist, die Ausbildung von Spänen zu fördern, welche spröde sind oder in Stücke zerbrechen oder eine geeignete Spiralform besitzen und die herabfallen, ohne den Automatenbearbeitungsvorgang zu stören. Dies konnte mit bislang bekannten Zink-Aluminium-Legierungen nicht erreicht werden.

In der US-Patentschrift 2 102 869 wird die Behandlung von stranggepreßten Legierungen, die aus 10 bis 15 % Al, 1,5 bis 4 % Cu und 0,01 bis 0,04 % Mg bestehen und wobei der Best aus Zink von wenigstens 99»98 % Reinheit gebildet wird, auf Drehautomaten bei Geschwindigkeiten von 800 Upm beschrieben. Die derzeitig durchgeführte Bearbeitung auf Drehbänken bringt jedoch Geschwindigkeiten zwischen etwa 2000 und 10 000 Upm mit sich, und die stranggepreßten Legierungen gemäß der UB-Patentschrift 2 102 869 haben sich für eine solche Bearbeitung als ungeeignet erwiesen.

Beim derzeitigen Stand der Technik sind daher keine für eine Bearbeitung durch Drehen geeigneten Zink-Aluminium-Legierungen auf dem Markt, welche mit anderen Materialien für eine Drehautomatenbearbeitung wie Stahl, Aluminium oder Messing in Konkurrenz treten könnten.

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Aufgäbe der Erfindung ist es, Zink-Aluminium-Legierungen, welche für eine Drehautomatenbehandlung geeignet sind, zu liefern.

Überraschenderweise mirde nun gefunden, daß Zink-Aluminiuin-Legierungen, welche etwa 20 bis 35 % -A-Ij 4- biß 10 % Gu und eine tatsächliche Menge Magnesium bis zu etwa 0,2 % enthalten und wobei der Best aus Zink besteht, bei geeignetem Gießen, anschließendem Strangpressen und nachfolgendem Ziehen ein Material ergeben, welches für die Bearbeitung durch Drehen, wie sie derzeit durchgeführt wird, geeignet ist. Dieses Material kann darüberhinaus noch weiter durch eine geeignete Hitzebehandlung verbessert werden, und die erhaltenen, durch Drehen bearbeiteten Gegenstände können in geeigneter Weise unter Bildung von Produkten plattiert werden, welche erfolgreich mit durch Drehen bearbeiteten, derzeit auf dem Markt befindlichen Produkten in Konkurrenz treten können.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe liefert die Erfindung ein zur Bearbeitung durch Drehen geeignetes Material nach einem Verfahren, das.Bicn dadurch auszeichnet, daß

(a) eine aus 20 bis 35 Gew.-% Aluminium, 4- bis 10 Gew.-% Kupfer und einer tatsächlichen Menge von bis zu 0,2 Gew.-% Magnesium bestehende Zusammensetzung, wobei der Rest bis auf zufällige Verunreinigungen aus Zink, besteht, legiert wird,

(b) die erhaltene Legierung kontinuierlich oder halbkontinuierlich zu Barren unter Kühleinwirkung zur Förderung des Verfestigens mit einem Halt der Kühleinwirkung vor der vollständigen Verfestigung des Barrenquerschnittes, wodurch die Eißneigung der Legierung ausgeglichen wird und eine angemessene Ausbildung der Barrenoberfläche für das Strangpressen erreicht wird, bei technisch annehmbaren Gießgeschwindigkeiten gegossen wird,

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(c) die gegossenen Barren in zum Ziehen geeignete Ütäbe stranggepreßt werden, und

(d) die Stäbe auf die endgültige Größe des durch Drehen zu bearbeitenden Materials gezogen werden.

Das Ziehen wird vorzugsweise mit einer Größenverminderung bis zu etwa 50 °/° durchgeführt, wobei ein besonders vorteilhafter Bereich zwischen 10 und 30 % liegt.

Eine besonders bevorzugte Legierungszusammensetzung für Zwecke der Bearbeitung auf einer Drehbank oder einem Drehautomaten gemäß der Erfindung umfaßt 24 bis 26 % Al, 4,5 bis 5,5 % Cu und 0,02 bis 0,06 % TIg, wobei der Rest bis auf zufällige oder unvermeidliche Verunreinigungen autj Zink besteht. Solche Legierungen sollten vorzugsweise aus Metallen hoher Qualität hergestellt werden, wie Zink speziell hoher Reinheit, Aluminium mit einer Reinheit von 99»5 % oder höher, elektrolytiöchem Kupfer oder Kupferschrott guter Qualität und Magnesium handelsüblicher Qualität. ,

Eine weitere Aufgabe der Erfindung betriff.t die Bearbeitung durch Drehen sowie das Fassondrehen des zuvor, erhaltenen Materials, um durch Drehen bearbeitete Gegenstände zu erhalten, und gegebenenfalls das Plattieren dieser Gegenstände unter Erzeugung eines Endproduktes guter Qualität.

Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird; in der Zeichnung sind:

1 eine schematische Darstellung der verschiedenen stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine allgemein gehaltene, schems.tische, teilweire geschnittene Ansicht in Längsrichtung einer Formanordnung, die gemäß der Erfindung eingesetzt werden kann;

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i'ig. 3 ,ein die Beziehung zwischen dem Abstand des Abstreif ers und der Geschwindigkeit des Gießens in der Foriiianordnung gemäß der Erfindung wiedergebendes ;

Fig. 4- eine graphische Darstellung des Einflusses /von Zeit und Temperatur auf den Durchmesser von stranggepreßten und gezogenen Stäben bei einer der wahlweisen Aueführungsformen der Hitzebehandlung gemäß der Erfindung ; und

Fib"· 5 eine vergleichende, graphische Darstellung des Oberflächenendzustandes, bezogen auf den Werkzeugvorschub und. die Legierungsart, welche bei einer Dreh automat enbearbeitung verxvendet werden.

Vie in der lüg. 1 gezeigt, umfaßt die Erfindung in erster Linie die Herstellung einer aus Zink-,Aluminium-, Kupfer- und ilagiiesiuLi-Böstandteilen in vorbestimmten, bex'eits zuvorgenannten Verhältnissen bestehenden Legierung. Dies wird in der ersten ötufo des Verfahrens durchgeführt, wobei vorzugsweise handelsüblich reine Ketallbestandteile für diesen Zweck verwendet werden, obwohl die Erfindung .nicht durch die Eeinheit der verwendeten Bestandteile beschränkt wird-, und es keine Schwierigkeit bietet, üine geeignete Eeinheit zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses auszuwählen.

Jede beliebige Legierungsweise kann angewandt, werden, obwohl die folgende Arbeitsweise im Falle der Verwendung nur eines Ofens empfohlen xi/ird: vorzugsweise wird zunächst das Aluminium erschmolzen, da Aluminium sich nicht leicht in geschmolzenem Zink auflöst. Das Kupfer kann mit dem Aluminium eingegeben wurden oder diesem zugesetzt werden, wenn das gesamte AIuuiniuu ^eschmolz^n ist, Jedoch bevor das Zink zugesetzt wird. Wenn das gosamtο Aluminium und das gesamte Kupfer geschmolzen eine!., colltG das Zink zugesetzt werden. Das Magnesium sollte erst unuiittulbar vor dem Gießen hinzugegeben werden.

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Die erhaltene Aluminium-Kupferschiaelze sollte vor der Zugabo von Zink nicht überhitzt werden, um eine übermäßige Wasserstoff aufnahme und eina Kratzebildun_o ^; zu vermeiden, und bei der Zugabe des Zinks sollte die ochmelzteuperatur im v/ es entlich en auf die Gießtenperatur herabt;e senkt werden. Wenn das Zink zu einer solchen Aluminium-Kupferschmelze zugegeben wird, sitikb die Zi ruthi* amine herab und löst sich rasch auf, wodurch der Schmelze Wärme entzogen wird. Der Grund für die Zugabe des Magnesiums vorzugsweise unmittelbar vor deni Gießen liegt in seiner raschen Auflösung. Wegen seiner Dichte wird das Magnesium fern ei· in der Schmelze untei' Verwendung eines Korbes untergetaucht.

Obwohl die zuvor beschriebene Arbeitsweise bevorzugt wird, können andere an sich bekannte Arbeitsweisen ebenfalls angewandt werden, um eine zufriedenstellende Herstellung der Legierung durchzuführen.

Nach der Herstellung der Legierung wird sie entsprechend der Stufe 2 zu Barren mit dem gewünschten Durchmesser gegossen. Das Gießen sollte kontinuierlich oder halbkontinuierlich unter geeigneter Steuerung des Abkühlens des Barrens während des Gießvorgangeo durchgeführt werden, um die liißnoigung dieser Zink-Al uminium-Legierung en auszugleichen, während eine annehmbare Beschaffenheit der Oberfläche für das nachfolgende Strangpressen wie auch eine gilt η Gießgeschwindigkeit aufrechterhalten werden. Diese Steuerung wird erreicht, indem die Kühleinwirkung /gestoppt oder angehalten wix'd, bevor der Barrenquerschnitt vollständig verfestigt ist.

In der i'ig. 2 ist seiicUiati.^c:ch ei.ii Weg gezeigt, urn dieses Ergebnis zu erzielen. /i±e sxch aus diäter .b'igur ergibt, wird geschmolzenes Netall H in eine oben offwue l'Orüi 10 eingeführt und Kühlwasser W in einen diese J?orra 10 umgebenden Hantel 11. Als Folge der Kühleinwirkung des Wassers beginnt sich das Hetall an einer vorbestimmten Stelle 12 innerhalb der Form zu verfestigen, wobei dies an den

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Kanten "beginnt und wie durch die Linie 15 gezeigt, bis zu einem Punkt 14 fortschreitet, wo der gesamte Barren zu einem festen Block S wird. Geiuäß der Erfindung kann das Abkühlen des aus der i'oiii 10 herauskommenden Barrens abgestoppt werden, indem ein Wasserabstreifer 15 in einer Höhe oberhalb des Punktes 14 der vollständigen Verfestigung verwendet wird. Auf diese Weise wird das Kühlwasser, welches aus dem Mantel 11 auf die Überfläche des. aus der Form 10 austretenden Barrens herabfällt durch den Abstreifer 15 abgestreift, der hierdurch die Kühleinwirkung auf dieser Höhe anhält, bevor die Verfestigung des Barrens abgeschlossen ist.

Die in Pig. 2 gezeigte Formanordnung stellt jedoch keine Einschränkung dar und andere, geeignete Anordnungen können verwendet werden, obwohl Vorsorge getroffen werden muß, das Abkühlen des Barrens vor seiner vollständigen Verfestigung anzuhalten, um zufriedenstellende Eigenschaften für die nachfolgenden Herstellungsstufen au erzielen. Bei der in F.Lg.2 gezeigten Anordnung ist ebenfalls eine Abdeckung 16 für die eine Öffnung 17 zur Einführung"des geschmolzenen Materials aufweisende Form, gezeigt. Die Abdeckung kann geeigneterweise angeschraubt sein, um die verschiedenen Abteilungen innerhalb der mit einem Mantel versehenen Form abzutrennen und ferner einen '.Träger für eine geeignete, nicht gezeigte Plattform oder eine ähnliche Einrichtung zu bilden.

Das Kühlwasser, welches von dem an seinem unteren Ende offenen Hantel 11 herabfällt, kühlt den Barren für eine x^elativ kurz ο Zeitspanne, nachdem dieser aus der Form ausgetreten ist, und dieses Kühlwasser wird anschließend durch den Abstreifer 15 abgestreift, der aus einem geeigneten Material wie Hartgummi hergestellt sein kann und in geeigneter V/eise durch eine kreisringförmige Haiterungseinrichtung 18 gehalten wird, deren Höhe in bezug aui die Fom einstellbar ist. Hierdurch ist es möglich, den Abstand des Lh streifers von der Form in d«r gewünschten Weise zu regeln.. Hierzu zeigt die Fig. 3 Beziehung zwischen der Gicbgeschuindigkeit und dem Abstand

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des Abstreifers von der Form beim Gießen eines Barrens mit einem Durchmesser von 203 mm (a inch). Allgemein kann gesagt werden, daß der Gießvorgang umso schneller ist, je weiter entfernt der Abstreifer angeordnet ist. Je schneller jedoch der Gießvorgang ist, umso höher ist die Neigung des austretenden Barrens zu reißen. Daher muß die Höhe des Abstreifers an die gewünschten Bedingungen in Abhängigkeit von einer Keine von Paktoren wie der Zusammensetzung der Legierung, dem Durchmesser des gegossenen Barrens, der verwendeten Gießmethode, den angewandten Kühlbedingungen, usw. fachmännisch eingestellt werden. Jedoch gehört dies zu den normalen, durchzuführenden Arbeiten eines Fachmannes. Es wurde jedoch gefunden, daß Gießgeschwindigkeiten bis zu 508 mm (20 inch) pro Minute und darüber in einfacher Weise an das erfindungsgemäße Verfahren angepaßt werden können. Andererseits kann man, wie in der Fig.3 gezeigt, das Abkühlen in der Form in geeigneter Weise ohne Verwendung eines Abstreifers bei Gießgeschwindigkeiten von etwa 50,C mm (2 inch) pro Minute anhalten. Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise der das Kühlwasser enthaltende Hantel mit einem verschlossenen Boden ausgerüstet wird. Jedoch sind diese Geschwindigkeiten vom technischen Standpunkt aus zu gering und als Folge hiervon nicht vorteilhaft. Dalier wird es eher vorgezogen, gemäß der Erfindung den Barren direkt bei seinem Austritt aus der Form mit Wasser zu kühlen und dann das Kühlwasser in einem vorbestimmten Abstand von der Form abzustreifen, bevor die vollständige Verfestigung des Barrens erfolgt.

Dio nächste Stufe des Gesamtverfahrens ist das Strangpressen des gegossenen Barrens in für das Ziehen geeignete Stäbe, wobei wieder auf die Fig. 1 Bezug genommen Wird. Dieser Strangpreßvorgang kann in konventioneller Weise bei geeigneten Strangpreßverhältnissen und unter geeigneten Schmierbedingungen durchgeführt werden. Wesentlich ist es, eine Stange mit zufriedenstellenden Abmessungen zum Ziehen und gegebenenfalls für eine Automatenbehandlung zu erhalten. So wurde beispielsweise

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gefunden, daß eine Barrendurchwärmung auf 250⁰O mit einem Strangpressen bei etwa 250⁰O durch ein Werkzeug bzw. eine J?orui mit flacher Fläche unter Schmieinmg eine gute Kombination von Stx'angpreßbedingungen bezüglich Strangpx'oß-Di'uck und -Geschwindigkeiten ergibt. Bei einein Strangpreßverhältnis von 5^:1' unter Schmiaierung bei 25O⁰O und bei Geschwindigkeiten von 18,3 id· (GO fett) pro Minute wurden Stangen mit sehr zufriedenstellenden Eigenschaften erhalten.

Dxü erhaltenen Stangen wex'don dann in der Stufe.4 gezogen. Die Stangen werden auf diese Weise auf die endgültige Abmessung füx¹ die Drehbearbeitung bzw. Bearbeitung auf i'assondrehbänken gezogen. Im allgemeinen wird es vox^Tgezogen, daß die Stangen nicht mehr als ein oder zweimal unter einer Reduzierung von 10 bis 20 ^c/o pro Durchtritt durchgeführt werden, obwohl dies keine Einschränkung darstellt.

Die oben-angegebene Kombination von Stufen bei legierungen iuit der zuvoi¹ angegebenen Zusammensetzung ergibt ein Material, .welches als Produkt A bezeichnet wird und zur Bearbeitung durch Drehen bzw. auf einer Fassondx-ehbank geeignet ist. Dieses Hatex'ial kann jedoch noch welter verbessert werden, insbesondere im Hinblick auf seine Diniensionsstabilität und auf seine Krlechfestigkeit, indem es einer geeigneten Hitzebehandlung unterworfen wird. Eine solche, gegebenenfalls äurchzufühx'ende Hitzebehandlung wird Im allgemeinen nach der Strangpreßstufe 3 oder während der Ziehstufe ¹V durchgeführt. Es sind mehrere Hitzebehandlungen für Zink-Aluminium-Legierungen bekannt, und sie können mit verschiedenen VerbeG.'jex'ungsgx'aden angewandt werden. Es wurde Jedoch gefunden, daß eine besonders vorteilhafte Hitzebehandlung, welche eine Verbesserung der Dimensionsstabilität, eine Erhöhung der . i'-i'iechi'ustigküLt und angemessene Spanbildungseigenschaften ui-;;ibb,- in einer Homogenisierung der Legierung bei einer Temporαtür von etwa 275° his 300⁰O und insbesondere bei etwa 290°0 und dann in einem langsamen Abkühlen der Legierung auf etwa ,?50^üC mit einer Kühlrate von etwa 0,5 bis 2⁰O pro Minute

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und einem abschließenden Luftkühlen von 250⁰C bis auf Umgebungstemperatur besteht. Eine solche Hitzebehandlung ist in der deutschen Patentanmeldung der Aniaelderin P 22 35 699· vom 20. Juli 1972 beschrieben.

Ein anderer Weg der Ki t ζ eb eh and lung der Legierung besteht darin, diese auf eine nicht höhere Temperatur als dei· eutektoiden Temperatur· (annähernd 275°^) entspricht zu erhitzen, und sie auf dieser Tampeisbur zu halten, bis sie dimensionsstabil wird, wonach sie auf umgebungstemperatur luftgekühlt vjird. Die zur Erreichung der Dimensionsstabilität erforderliche Zeit hängt neben der Temperatur der Hibζebehandlung von der Vorgeschichte und Zusammensetzung des Stabes ab, d.h. der Barrengröße, den Gioßbedingungen, der Durchwärmungstempfei'atur und -pex'iode, den Ütrangpreßbedingungen, der stranggepreßten ßtabgröße usw.. Die Mg.4· zeigt den Einfluß der Zeit in Stunden bei einer vorbestimmten Temperatur von dem Durchmesse!? von stranggepreßten und um 31 % kaltgezogenen stangen, welche Zn, 25j4 % Al, 4,75 ^c/° Cu und 0,04 ^v/o lig enthalten. Der Barrendurchmesser betrug 02,55 ™n (3>25")j ^c^^ie Strangpreßtemperatui· 250°C bei einem Strangpreßverhaltni rs von 5'όιΛ. Das Diagramm zeigt, daß die Legierung unter den oben angegebenen Bedingungen eine Zunahme des Durchmessers von etwa 0,6 % erfährt, bevor sie dimensionsstabil wird. Die volle Stabilität wird erreicht, wenn die Stange 2 bis 3 Stunden auf 25O°C gehalten wird. Das Spanbildungsverhalten der Legierung wird durch eine solche Hitzebehandlung nicht beeinträchtigt.

Der in Stufe 5 der I¹¹Xg. 1 gezeigte Vorgang der Bearbeitung durch Drehen kann in einer beliebigen, konventionHen Weise durchgeführt werden. Im allgemeinen werden jedoch die besten Ergebnisse und die aa meisten in Kruchstücke zerfallenen Späne bei den höchstmöglichen Zuführungsraten er-

UIjV.¹. üeS VoI^ Ct Uli

halten. Andererseits sollte die Auswahl der Zuführung/mit den Ex^fordernissen des End_aussehens der Oberfläche und der üimensionsgenauigkeit übereinstimmen. Die Fig. 5 zeigt das

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Endaussehen der Oberfläche als Funktion der Zuführungsgeschwindigkeit des Werkzeuges in mm (incli) pro Umdrehung. Das Endaussehen bzw. die Qualität der Oberfläche, welches/ vjelche durch den Drehstahl erzeugt wurden, wurde mit einem geeichten Raulixgkextsmesser (Phillips) mit einer Genauigkeit von + 20 % gemessen. Dex· Drehstahl und die Bearbeitungsbedingungen war füx' alle unter¹ sucht en Materialien gleich. Das Diagramm zeigt, daß die Zink-Aluminiuni-Legierungen gemäß der Erfindung für eine gegebene Oberflächenqualität zweibis dreimal schneller bearbeitet werden können, als Aluminium mit Automatenqualxtät und um etwa 20 % schneller als Messing und Stahl von Automatenqualxtät. Die Drehbank konnte leicht bei Spindelgeschwindigkeiten oberhalb 2000 Upm betrieben werden.

Als typisches, jedoch nicht einschränkendes Beispiel sei angegeben, daß ein aus einer Zn, 25 % Al, 5 % Cu und 0,05 % Mg enthaltenden Legierung hergestelltes Material mit einer Spiiidelgesclxwxndigkeit von J005 Upia unter Anwendung einer Yorschub-Ceschwindigkeit von 0,185 mn/U (0,0073 in./rev.) auf einem Automaten gedreht wurde, wobei in Bruchstücke zerfallene Späne von 6,35 bis 25,4 mm (0,25 bis 1 in.) Größe erhalten wurden. Die Eigenschaften des "Drehstahles waren:

Schneidtiefe: 1,27 mm (0,05 in.) Winkel von Werkzeugrücken und -nebenschneide! 5° Anstellwinkel: 10°

Werkzeug auf der Stange zentriert Hasenx^adius: keiner, d.h. schai'fe Kante

Die oben angegebenen Werte sind natürlich in keiner Weise beschränkend, und allgemein wurde gefunden, daß bearbeitete Gegenstände gemäß der Erfindung ausgezeichnete Eigenschaften besitzen. Diese Gegenstände sind in der Fig. 1 als Produkt B bezeichnet, wobei sie als solche in den Handel gebracht werden können.

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Schließlich können die erhaltenen, durch Drehen bearbeitete Gegenstände einem Platterungsvorgang in Stufe 6 unterworfen

c <rrch
werden, um/Drehen bearbeitetes und plattiertes Endpö^rdukt zu erhalten. In diesem Zusammenhang sei daraf hingewiesen, daß relativ große Mengen von Aluminium enthaltende Zinklegierungen als schwierig zu plattieren bekannt sind. Obwohl jeder beliebige, geeignete Pl aifcierungs Vorgang innerhalb des Umfanges der Erfindung liegt, ist es an sich bekannt, daß Zink-Al uminium-Legierungen beim Plattieren in einer standardmäßigen Plafcbierungsanlage für Zinkdruckguß eine Plattierung ergeben, welche üblicherweise abblättert und nicht gut haftet.

Es wurde nun gefunden, daß die erfindungsgemäßen Produkte in ausgezeichneter Weise plattiert werden können, indem die Vorbehandlung vor der Plattierung des standardmäßigen Zinkdruckguß-Plattierungszyklus etwas abgeändert wird. Die neue Vorplattierungsbehandlung zeichnet sich dadurch aus, daß der Gegenstand in einer Natriumhydroxid-Natriumfluoridlösung vor dem Kupferstrich geätzt wird. Dieser Ä'tzvorgang hat sich als besonders vorteilhaft für die Produkte herausgestellt, welche gemäß der Erfindung erhalten wurden, und er erzeugt einen plattierten Gegenstand, der nicht abblättert, wobei die Plattierung gut haftet und die plattierten Teile den Test entsprechend der Norm ASTH CASS und Corrokote ebenso gut wie irgendwelche plattierten Zinkdruckgußstücke bestehen. Der neue Arbeitsgang für das Reinigen und Ätzen vor dem Plattieren ist folgender:

1. Konventionelle Vorbereitung der Oberfläche, z.B. Schwabbeln, Polieren und/oder Entgraten, obwohl in einigen Fällen diese Arbeitsvorgänge ausgelassen werden können;

2. Entfetten mit einem Reinigungsmittel zur Entfernung des gesamten Schmutzes, Fettes und der Schwabbelrückstände; *

3· Spülen, vorzugsweise etwa 1 Minute in heißem Wasser, anschließend 1 Minute in kaltem Wasser;

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'4-, Eintauchen des Gegenstandes in eine xvässrige Lösung von lT£itriuririiydro:d-d/£TatriuBifluorid, welche etwa 2,5 bis 10 g/l und vor zug sw ei se 5 bis 6 g/l liatriuinhydroxid und 2,5 "bis 10 g/l und vorzugsweise 5 bi 6. g/1 Natriuiafluorid enthält, vorzugsweise während 2 Minuten "bei Zimmertemperatur unter Int) ew egunghalt en;

~j. Ab spülen, vorzugsweise etwa 4 Minuten in einem fließenden otj-ju von kaltem Wasser;

6. Aufbringen eines Kupferstriches, z.B. eines Kupfercyanid-

Jach doiii Tupfer strich können die üblichen Vorgänge der Kupferplatt.itrung , Hickelplattierung und Chromplattierung in üblicher Voi&e durchgeführt werden.

jJie oben beschriebene Arbeitsweise für das Beinigen und Ätzen unterschoidöt sich von der standardmäßigen Praxis bei Zinkdruckguß durch das Auslassen des "anodischen Eeinigens" und durch die Veränderung der Art der chemischen Ätzlösung in der Stufe 4. Die ITatriunhydroxid-JSTatriumfluorid-Lösung muß in einem Behälter aufbewahrt werden, der hierdurch nicht angegriffen wird, z.B. einem Behälter aus PVC (Polyvinylchlorid).

Das Endprodukt der Bearbeitung durch Drehen und Plattierung besitzt ausgezeichnete Eigenschaften.- und ist im Vergleich mit derzeit auf dun Harkt erhältlichen, autoniatenbearbeiteten Teilen vorteilhafter. Es sei darauf hingewiesen, daß die verschiedenen, in der Ii'J-g. 1 gezeigten und zuvor beschriebenen Arbeitsvorgänge nicht schwierig durchzuführen sind, und daß sie kontinuierlich binor nach dom andex'en mit technisch annehmbaren Geschwindigkeiten durchgeführt werden können, wobei ein Produkt erhalten wird, das ohne komplizierte und kostspielige Arbeitsvorgänge oder Einrichtungen hergestellt werden kann.

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Die Wirkung der Legierungszusammensetzung liegt inabesondere in ei new guten Spanbilcluiigsverhalten, wobai die Einhaltung der verschiedenen Legierungselemente innerhalb der oben angegebenen Verhältnisse ein wesentliches Iierkmal der Erfindung darstellt. Beispielweise sind HagnesiuEiHUi.ätze im Hinblick, auf die Eigenschaften der Drahtbearbeitung und der Festigkeit wesentlich. Ebenfalls reicht ein Kupfergohalt von weniger als 4 ⁰Jo nicht aus, mu die Ausbildung von kurzen und spröden opänen wahrend der Bearbeitung durch Drehen au fördern, und daher sollten vorzugsweise Mengen oberhalb 4 ;a verwendet wex'den.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1

Die folgenden LegierungszusaHiuerisetzungen wurden hergestellt und gemäß der Erfindung weiterbehandelt, sowie ihre Eigenschaften bei einer Drehbearbeitung untersucht:

Tabelle I

Legierungεzuüanmensetzung Test Al Cu Hg Zn

1 19,6 1,1 - liest

2 25,6 1,0 - "

3 22,0 2,7 - "

4 2^,6 5,3 - "

Es wurde gefunden, daß diese Legierungen keine zufx'iedensteilenden Eigenschaf ton bei einer Drahtbearbeitung ergaben.

Beispiel 2

Die folgenden Legierungen wurden hergestellt und genäß der Erfindung behandelt, die entstandenen Produkte wurden in Hinblick auf ihre Eigenschaften ein&r Dr eh bearbeitung untersucht:

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/Γ

Tabelle II

Legierungszusammensetzung

/ersuch	Al	Cu	Hg	Zn
Nr. " ■
5	21,1	1,43 ,	0,039	Ee st
6	25,4	1,0	0,037	tt
7	22,0	3,3	0,042	ti
ö	25,3	3,2	0,039
9	22,1	2,75	0,054	Il
10	24,9	4,17	0,057	Il
11	26,3	5,10	0,06	ti
12	24,9	10,2	o,C5	ti

Es wurde gefunden, daß lediglich die Produkte der Versuche 10, und 12 zufriedenstellende Eigenschaften bei der Drehbearbeitung besaßen. Dies zeigt den Einfluß des Kupfergehaltes und die Notwendigkeit der Anwesenheit von Magnesium auf das Verhalten bei der Bearbeitung durch Drehen.

Beispiel 3'

Die folgenden Legierungen wurden hergestellt und gemäß der Erfindung behandelt, um den Einfluß des Aluminiumgehaltes auf die Eigenschaften bei der Bearbeitung durch Drehen zu untersuchen;

	Al	Tabelle III	setzung Hg	Zn
Versuch Hr.	10,1	LegierungssusaLimen Gu	0,055	Eest
13	19,4	4,91 .	0,035	It
14	'32,6	4,9ö	0,057	ti
15	5,17

Es Wurde gefunden, daß die Legierung I3 keine zufriedenstellenden Ergebnisse ergibt, daß die Logierung 14 gerade annehmbar ist und daß die Legiex-ung 15 sehr "vorteilhaft ist.

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Beispiel 4

Die folgenden Legierungszusamiüensetzungen wurden hergestellt und gemäß der Erfindung weiterbehandelt, sowie ihre Eigenschaften bei einer Drehbearbeitung untersuchtt

Tabelle IV

Legierungszusammensetzung

Versuch Al Ou Mg Zn Nr.

16 24,4 5,13 0,013 lest

17 24,1 5,14 0,031 "

18 24,6 5,13 0,12 "

Es wurde gefunden, daß alle diese Legierungen zufriedenstellende Eigenschaften bei der Bearbeitung durch Drehen besaßen.

Beispiel 5

Die folgenden, bereits bekannten Legierungszusammensetzungen wurden hergestellt, gemäß der Erfindung behandelt und ihre Eigenschaften bei der Bearbeitung durch Drehen untersucht;

Tabelle V

Legierungszusammensetzung

Versuch Al Cu Mg , Zn Nr.

19 12, ü 0,80 0,022 Best

20 14,8 3,95 0,04 " -

Es wurde gefunden, daß die Eigenschaften dieser zwei Legierungen bei der Bearbeitung durch Drehen nicht ausreichend waren.

Hieraus ergibt sich, daß eine geeignete und genaue Auswahl der LegierungszucaiiUicnsetzung, welche einer vorbestimmten Gießbuhandlung unterworfen wird, dann <. J η!Strangpressen und ein au-

durcli^cJ'ührt wird
schließendes Ziehen/in vollständig überraschender Weise ein Material ergibt, welches für eint' Automat endbearbeitung geeignet ist. Dieses Material kann hitzeb(;handolt und plattiert werden,

1f,

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iim Endprodukte zu ergeben, welche in günstiger Weise mit derzeit auf dem Markt erhältlichen, durch Drehen bearbeiteten Produkten in Konkurrenz treten können. Hierin liegt ein wesentlicher technischer Fortschritt der erfindungsgemäßen Legierungen sowie des Verfahrens zu ihrer Herstellung. Die verschiedenen Stufen und Vorgänge, zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse sind einfach und/wirkungsvoller Weise sowie mit hohen .Arbeitsgeschwindigkeiten durchzuführen.

Das erfindungsgemäße, zur Bearbeitung durch Drehen geeigneten Material besteht aus Zink, Aluminium, Kupfer und Magnesium und wird durch Legieren dieser Elemente in vorbestimmten Anteilen hergestellt, wobei anschließend die Legierung zur Barren kontinuierlich oder halbkontinuierlich unter Ausgleichen der Bißneigung gegossen wird und dann diese Barren zu Stangen stranggepreßt werden und schließlich diese so erhaltenen Stangen bis auf die Endabmessungen für die Drehbearbeitung gezogen werden. Gegebenenfalls kann dieses Material zur Verbesserung seiner Dimensionsstabilität hitzebehandelt werden. Die aus diesem Material durch Drehbearbeitung hergestellten Gegenstände können in vorteilhafter Weise unter Herstellung eines ausgezeichneten Endproduktes plattiert werden.

- Patentansprüche -

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.J C) U 0 2 0 / 0 BA 1

Claims (1)

1. Pat eritansprüche

   1. Verfahren zur Hers bellung eines zur Bearbeitung durch Drehen geeigneten Materials, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) eine aus 20 bis 35 Gew.-^ Aluminium, 4 bis 10 Gew.-% Kupfer und einer tatsächlichen Menge von bis zu 0,2 Gew.-% Magnesium bestehende Zusammensetzung, wobei der Rest bis auf zufällige Verunreinigungen aus Zink besteht, legiert wird,

   b) die erhaltene Legierung kontinuierlich oder halbkontinuierlich zu Barren unter Kühleinwirkung zur Förderung des Verfestigens mit einem Halt der Kühleinwirkung vor der vollständigen Verfestigung des Barrenquerschnittes und der Erzeugung einer angemessenen Ausbildung der Barrenoberfläche für das Strangpressen bei technisch annehmbaren Gießgeschwindigkeiten gegossen wird,

   c) die gegossenen Barren in zum Ziehen geeignete Stäbe stranggepreßt werden, und

   d) die Stäbe auf die endgültige Größe des durch Drehen zu bearbeitenden Materials gezogen werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ ei chnet, daß in der Stufe (a) eine Zusammensetzung aus 24 bis 26 % > Aluminium, 4,5 bis 5,5 % Kupfer und 0,02 bis 0,06 % Magnesium, wobei der Best bis auf zufällige Verunreinigungen aus Zink besteht, legiert wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gießen der Stufe (b) in einer Formanordnung durchgeführt

   bei

   wird,/Welcher das Kühlmedium direkt auf den aus der Form austretenden Barren aufgebracht wird und ein Abstreifer um diesen Barren unterhalb der Form vorgesehen ist, um das Kühlmedium unter Abstoppen der Kühleinwirkung abzustreifen.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g υ kennzeichnet, daß als lüihlmed iuiu V/asser verwendet wird.

   BAD ORIGINAL

   3098 20/V&Vf

   Λ-

   5· Verfahren nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifeinrichtung in.ährer Höhe in bezug auf die Form eingestellt wird. ■

   6. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießvorgang mit Geschwindigkeiten zwischen etwa 254 mm (10 inch) und. 508 mm (20 inch) pro Minute durchgeführt wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegossenen Barren mit Geschwindigkeiten bis zu 13,3 ιί (60 feet) pro Minute stranggepreßt und anschließend unter 10 bis 30 $>iger Verminderung der Abmessung gezogen werden.

   8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpressen bei einer Temperatur von etwa 250⁰O und das Ziehen bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden.

   9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei chnet, daß das erhaltene Material zusätzlich zur Verbesserung der DimensionsStabilität hitzebehandelt wird*

   10. Vex^fahren nach Anspruch 9» dadurch gekennz ei chnet, daß die Hitzebehandlung durch Homogenisieren des Materials bei einer Temperatur zwischen 275°C und 300⁰C, anschließendes, langsames Abkühlen auf etwa 250⁰O mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 0,5 bis 2°C pro Minute und schließlich durch Luftkühlen von etwa 250°0 bis auf Umgebungstemperatur durchgeführt wird.

   11. Verfahren nach Anspruch 9!.dadurch g ekennz ei chnet, daß die Hitzebehandlung durch Erhitzen des Materials auf eine nicht höhere Temperatur als der cutektoidtn Temperatur entspricht und Halten auf dieser Temperatur bis zum Erreichen der Dimensionsstabilität und anschließendes luftkühlen des Materials auf Umgebungstemperatur durchgeführt wird.

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   225240Q IO

   12. haterial, welches zur Bearbeitung durch Drehen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Legierung bee teilt, weiche etwa 20 bis 35 Gew.-fr Aluminium, 4 bis 10 Gew.-% Kupier und einer tatsächlichen Iienge von bis zu etwa 0,2 Gew.-fr Magnesium aufweist, wobei der Hest bis auf zufällige Verunreinigungen aus Zink besteht und wobei die Legierung zu Barren mit einer geeigneten Oberflächenqualität gegossen und anschließend zu Stangen, welche dann auf die Endabmessungen für die Bearbeitung durch Drehen gezogen wurden, stranggepreßt wurde.

   15· Haterial nach Anspruch 12, dadurch gekennz eichn e t, daß es aus einer Legierung besteht, welche 24 bis 26 % Aluminium, 4,b bis i>,5 % Kupfer und 0,02 bis,0,2 % hagnesium enthält, wobei der Hest bis auf zufällige Verunreinigungen aus Zink besteht und welche gegossen und anschließend zu Stäben stranggepreßt wurde, welche bis auf eine etwa 50 %ige Größenverminderung gezogen vrurden.

   14. Haterial nach Anspruch 12 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe zur Verbesserung ihrer Dimensionsstabilität zusätzlich hitzebehandelt wurden.

   1i?. Verwendung der Haterialien nach einem der Ansprüche 12 bis

   ft·:'

   14 zum Bearbeiten durch Drehen und gegebenenfalls anschließendes Plattieren.

   16. Ausführungsform nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η ζ eich net, daß das Haterial mit Spindelgeschwindigkeiten zwischen etwa 2000 und 10.000 Upm durch Drehen bearbeitet wird.

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