DE693100C

DE693100C - Verfahren zur Herstellung von Halbfabrikaten mit homogener Struktur aus Kupfer-Zinn-Legierungen

Info

Publication number: DE693100C
Application number: DE1933V0029847
Authority: DE
Inventors: Otto Barthel
Original assignee: ZWEIGNIEDERLASSUNG HEDDERNHEIM; Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: ZWEIGNIEDERLASSUNG HEDDERNHEIM; Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1933-08-18
Filing date: 1933-08-18
Publication date: 1940-07-02

Description

Verfahren zur Herstellung von Halbfabrikaten mit homogener Struktur aus Kupfer-Zinn-Legierungen Es ist bekannt, daß das Zinn bis zu. etwa i 2 % auch im festen Zustand in Kupfer lbslich ist und hierbei sogenamnte . Alphamischkristalle - bildet. über i 2 % hinaus . ist eine Dystektikale anzutreffen, oberhalb. deren Alpha- plus Gammakristalle und unterhalb deren neben Alpha- auch Deltakristallle auftreten. Während AlphakristaUe mit geringen Zinngehalten noch leidlich verformbar sind, werden die Kristalle bei höheren Zinngehalten spröder, und außerdem treten bei der Erstarrung nach dem Guß auch in dem Gebiet der reimen Alphakristalle Ausscheidungen von Deltakristallen auf, weil der Konzentrationsausgleich durch Diffusion nicht genügend schnell :erfolgt. Diese Vorgänge, die sich in Ausscheidung heterogener Dieltakristalle und D,endritenbildung äußexn, :erschweren- die Verformbarkeit der Kupfer-Zinn-Legierungen mit 6 bis i 2 % Zinn erheblich. Man hat sich daher damit begnügt, eine Verarbeitung der Bronzen in ,,der Wärme nur mittels Prägelns, Drückens und ähnlichen plastischen Formveränderungen durchzuführen und-,die Verarbeitung im ,allgemeinen durch häufiges- Kaltziehen- und Zwischenglühen durchzuführen.. Insbesondere Rohre, wie sie zur Herstellung von Lagerbuchsen verwendet werden, wurden vom Gußzustand paus lediglich kalt weiterverarbeitet. Dabei wurde der hohl gegossene oder Hausgebohrte Block in bis zu 15 Kaltbearbeiturvgsvorgängein mit bis zu 12 Zwischenglühung:,ex. auf die verlangten Eind@dimensionen gebracht. Hierbei wurde zwar auch eine Homogenisierung des Gefüges erreicht, trotzdem erschwerte die anfängliche Hieterogenität des Zustandes die Verarbeitung, und die vielen Einzelvorgänge verteuerten das Produkt erheblich.
In Gegensatz dazu soll gemäß Erfindung das Material als möglichst schon vor der Kaltverformung homogenisiert werden, da die hierbei :erzielte Erhöhung der Dehnung und Einschnüxung. jedem.- weiteren Bearbeitungsvorgangerleichtert. Außerdem soll gemäß Erfindung erreicht werden, auch Stücke mit größeren Wandstärken bis in den Kern hinein zu homogenisieren, was- bisher kaum gelang, da die Kaltknetung, wie sie bei lei;nfächen Ziehvorgängen @erreichbar ist; eine Dürcharbeitung des Materials über den gesamten Querschnitt hin nicht zuließ. Die Erfindung wird dabei in der Weise durchgeführt, daß der in. üblicher Weise gegossene Ausgangsblock vor etwaigem Kaltziehen mittels einer - plastischen Verformung in der Strangpresse. homogenisiert wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Kupfer-Zinn-Legierungen bei Einhaltung bestimmter Bedingungen auch warm verpreßt werden können. Dies war ,an sich nicht vorauszusehen, da bei den. schwieriger verarbeitbaren Legierungen, wie sie auch hier vorliegen, ein erheblicher Unterschied zwischen verschiedenen Warmverarbeitungsvorgängen gemacht werden muß. Während einfachere Verformungen, wie Prägen und Drücken, ,gelegentlich noch durchführbar sind, bestehen Schwierigkeiten bei durchgreifenderen Verformungen, wie Walzen oder Pressen. So war bisher nicht bekannt, daß sich- diese Kupfer-Zinn-Legierungen, die bereits einen nicht unbedeutenden Anteil an heterogenen Ausscheidungen auf-. weisen, verpressen lassen. Dabei ist allerdings :die Temperatur in ziemlich ,engen Grenzen der Zusammensetzung der Legierung anzupassen. Sie beträgt etwa 5oo bis 65o°, wobei dem niedrigeren Zinngehalt die höhere Temperatur entspricht, iund umgekehrt. So wird man z. B. eine Legierung mit 8 % Zinn und o,3% Phosphor zwischen 570 und 62o° ausstoßen, während eine Legierung mit 6% Zinn bei etwa 65o° verarbeitet wird. Die intensive Durchknetung des Metalls in der Presse bei den genannten Temperaturen beschleunigt die Diffusionsvorgänge .derart, daß eine Homogenisierung bereits nach wenigen Minuten vollzogen ist, während sonst, wie aus Literaturangaben hervorgeht, höhere Temperaturen. und längere Zeiten für den gleichen Zweck benötigt werden.
Wenn sich in der Literatur Angaben über die Möglichkeit eines Pressens von Bronze finden, so beziehen sich diese auf Legierungen mit Zinngehalten über i2%. Hier wurde nämlich gefunden, daß die dann auftretenden Gammäkristalle leichter verformbar sind, und es wurde demgemäß vorgeschlagen, durch geeignete Wärmebehandlung dafür Sorge zu tragen, daß bei den Arbeitstemperaturen Gammakristallle in genügenden Mengen vorhanden sind, um die Verformung zu erleichtern. Da es sich hierbei aber um die Bearbeitung ganz anderer Strukturbestandteile handelt, waren Rückschlüsse auf die Vararbeitungsmög].ichkeit der Alphakristalle; in denen außerdem noch Deltaausscheidun;gen auftreten, nicht möglich.
Bei großen Querschnitten, bei welchen keine große Veränderung zwischen Guß und fertigern Fabrikat aeintritt, kann man zweckmäßigerweise die Barren vor dem Warmknetvorgang einem io- bis 20%igen Kalkknetvorgang unterwerfen. Dies aerfolgt z. B: so, daß der Barren von ;etwas kleinerem Durchmesser als der Aufnehmer Ader Presse hergestellt, in diesen kalteingesetzt und auf den Durchmesser des Aufnehmers kalt zusammengestaucht wird. Erst nun wird der Barren auf Preßtemperatur erhitzt und warm durch-:geknetet. Man findet,dann selbst -bei kleinen Abnahmeverhältnissen eine völlige Homogenisierung.
Das Verfahnen kann für alle Kupfer-Zinn-Legierungen mit einem Zinngehalt zwischen -6 und 120/0 und. einen Phosphorgehalt von o, i bis 0,30/0 angewendet werden. Neben Zinn können. andere Metalle, wie Lithium, Natrium, Silicium, Magnesium, Beryllium usw., eintreten. Außer diesen genannten Desoxydationsmitt,eln können noch andere Elemente vorhanden sein., wie z. B. Nickel, welche erwünschte zusätzliche technologische Wirkungen hervorrufen. Das Verfahren ist ganz besonders für Stangen und Rohre geeignet, aus denen Gleitlager hergestellt werden. So war es möglich, in einem Arbeitsgang ein Rohr von einem Quersch.itt von 5o X 65 mm aus einer Legierung des Kupfers mit 8 bis 9% Zinn und o; i bis 0,3010 Phosphor homogen auszupressen, so daß eine nachfolgende Kaltreckung nur zum Zweck der Formgebung vorgenommen zu werden brauchte, wobei man aber gleichzeitig höhere Abzugsgrade verwenden konnte, als wenn im Kaltzug nebst Zwischenglühungen die Homogenisierung zunächst erzielt werden müßte.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren. zur Herstellung von Halbfabrikaten mit homogener Struktur aus Kupfer-Zinn-Leglerungen, deren Zinngehalt 6 bis 120/0 und deren Phosphorgehalt o, i bis 0,3% beträgt und die gegebenenfalls noch seinen Gehalt an andienen Legierungsbestandteilen jaufwkönnen; dadurch- ;gekennzeichnet, @daß das gegossene Ausgangsmaterial einer plastischen Verformung bei Temperaturen. von 5oo bis 65o° durch Verpressen auf einer Strangpresse unterworfen. wird, worauf eine weitere Verformung in kaltem Zustand erfolgen kann.
2. Verfahren. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußblock vor dem Warmpressen durch Kaltknetung einer i o- @ bis 20 % igen Formänderung unterworfen wird.