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Verwendung einer Zinklegierung für die Herstellung von Tiefziehblechen
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Zinklegierung
zur Herstellung von Tiefziehblechen, wodurch das hierfür bisher fast ausschließlich
verwendete 63er Messing weitgehend ausgetauscht werden kann.
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Eis hat bisher nicht an Bestrebungen gefehlt, das zum Tiefziehen gebräuchliche
63er Messing durch kupferarme Zinklegierungen zu ersetzen, wobei man sich von der
Verwendung reinen Zinks besondere Vorteile versprach. Man hatte daher, ausgehend
vom den üblichen Zinkspritzgußlegierungen anerkannt guter Dehnung, versucht, diese
zu Tiefziehblechen auszuwalzen und die erhaltenen Bleche zum Tiefziehen zu verwenden.
Alle diesle Bestrebungen schlugen aber bisher fehl, da sich diese Legierungen entweder
Überhaupt nicht oder nur schwer walzen ließen und die erhaltenen Walzbleche keine
oder aber nur eine sehr geringe Tiefziehfähigkeit aufwiesen, die außerdem, noch
mit dem Alter der Bleche abnahm.
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überraschenderweise konnten die geschilderten Schwierigkeiten überwunden
werden, wem man das der Kupfer-Aluminium-Zink Legierung zum Zwecke der Zurückdrängung
der interkristallinen Korrosion zugesetzte Magnesium in der Legierung fortließ und
ein kadmiumfreies Zink zur Herstellung der Legierung verwandte.
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Durchgeführte Untersuchungen ergaben, daß schon ein Zusatz von o,oo2%
Magnesium zu einer Kupfer-Alumimium-Zink-Legierung die Tiefziehfähigkeit derselben
auf die Hälfte herabsetzte und daß nach Zulegieren von o,oI% Magnesium die Tiefziehfähigkeit
nur mehr 1/4 der der magnesiumfreien Legierung betrug.
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Ein, Cadmiumgehalt von 0,0020/0 setzt die Tefziehfähigkeit um etwa
io% und ein solcher vorn o,o i % UM ietwa 25% herab.
| Veränderung |
| der Tiefziehfähigkeit durch |
| Magnesium und Cadmium |
| Zusammensetzung der Legierung Tiefungswerte - |
| g g g nach |
| Ehrichsen |
| % Cu % Al % Mg % Cd % Zu 0.4 mm Blechdicke |
| 5 0,2 - - Rest I9 |
| 5 0,2 0,002 - - lI- |
| 5 02 0,0I _ _ 5.5 |
| 5 0,2 0,02 5.5 |
| 5 0,2 - 0,002 - 17 |
| 5 ö,2 - o,öI - I4 |
| 5 0,2 - 0,05 - I3 |
Die festgestellte Notwendigkeit, Magnesium selbst in allergeringsten Mengen von
Kupfer-Aluminium-Zink-Legierungen fernzuhalten, die zu Tiefziehblechen verarbeitet
werden sollen, zwang zur Beschreitung neuer Wege, da ja derartige Legierungen auch
alterungsbeständig sein müssen.
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Ein Weglassen des Aluminiums aus der Legierung hätte hinsichtlich
der Alterungsbeständigkeit keine wesentlichen Vorteile ergeben und andere Nachteile
zur Folge gehabt. Aluminiumfreie Zinklegierungen lösen z. B. Eisen in sehr hohem
Maße, so däß die Herstellung dieser Legierungen in eisernen Gefäßen ummöglich ist.
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Durch umfangreiche Untersuchungen wurde gefunden, daß eine Zinklegierung
mit etwa 5% Kupfer und einem 0,2% nicht übersteigenden Gehalt an Aluminium vollkommen
alterungsbeständig ist und daß dieser Gehalt an Aluminium hierbei bereits ausreicht,
die Eisenlöslichkeit so weit zu verringern, daß eine Herstellung der Legierung in
eisernen Gefäßen ohne Nachteil möglich ist. Zinklegierungen mit etwa 5% Kupfer und
Aluminiumgehalten über 0,2% erwiesen sich nicht mehr als alterüngsbeständig, so
daß die oberste Grenze des zulässigen Aluminiumgehaltes mit 0,2% festgestellt werden
konnte.
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Die gemäß der Erfindung zur Verwendung kommende aus 5% Kupfer, o,
i bis o,2% Aluminium sowie cadmium- und magnesiumfreiem Zink bestehende Legierung
weist in gewalztem. Zustände eine Festigkeit von 28 bis 33 kg/mm2 bei einer Dehnung
von 6o bis 40% auf.
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Gewalztes 63er Mesising besitzt unter den gleichen Bedingungen eine
Festigkeit von 29 bis 35 kg/mm2 bei etwa 45% Dehnung.
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Die nach E r i c h s e n gemäß Werkstoff-Handbuch für Nichteisenmetalle
Würkstoffglatt B7 durchgeführten Tiefziehversuche ergaben bei einem o,4mm stärken
Blech bei der erfindungsgemäß verwendeten Legierung Tiefungswerte vom. I8 bis I
9 mm gegen I2,2mm bei Messingdruckblech.
| Zusammen- Tiefungs- |
| Setzung Festigkeit Dehnung werte |
| der Legierung kg/mm² in mm |
| 5%,Cu, o,2%Al, |
| Rest Zink. 28 bis 33 6o bis 4o I8 bis I9 |
| 63er Messing .. 29 bis 35 45 12,2 |
Die Abhängigkeit der Tiefüng vom Kupfergehalt der Legierung geht aus nachstehender
Tabelle hervor.
| Zusammensetzung der Legierung Tiefungswerte |
| nach Erichsei |
| % cu % Al i Ar% Zn Blectldnk z o.4i mm |
| 6 und 5 0,2 93,8 94,8 I8 bis I9 |
| 0,2 95,8 I6 |
| 3 0,2 96,8 I2 |
| 2 0,2 97,8 9 |
| I 0,2 98,8 B |
reines Elektrolytzink 99,99 % IImm b. 20 kg Festigkeit Die besten Werte hirnsichtlich
der Tiefung ergab eine Legierung mit etwa 5% Kupfer, ö,2% Aluminium, Rest cadmiumfreies
Elektrolytzink hoher Reinheit, während bei einem Kupfergehalt vorn 3% bereits Tiefungswerte
erreicht wurden, die den bei 63er Messing erhaltenen entsprechen.
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Die Erfindung erstreckt sich demnach auf die Verwendung einer Zinklegierung
aus 3 bis 6% Kupfer, o, i bis o, 2 % Aluminium, Rest Zink für die Herstellung von
Tiefziehblechen.
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Kupferaluminiumhaltige Zinklegierungen mit der Maßgabe, daß der Kupfergehalt
höher als der Aluminiumgehalt und der Zinkgehalt wiederum höher als der Kupfergehalt
bemessebn ist, sind bereits als Gußlegierungen bekannt, jedoch war diesen Angaben.
nicht ohne weiteres zu entnehmen, daß sich die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen,
bei denen den Gehalten der Zusatzkomponenten enge Grenzen gezogen sind, besonders
gut für die Herstellung von Ti@efziehblechen eignen.
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Die Walzbleche werden durch kreuzweises Walzen -hergestellt. Als beste
Walztemperatur hat :sich eine solche vorn i 8o bis 220°C ergeben. Höhere und tiefere
Temperaturen beim Walzen beeinträchtigen die Tiefziehfähigkeit der erhaltenen Bleche.