Gunmetal

Useita metallisia materiaaleja kutsutaan kuten tykkipronssista (myös punainen messinki , multi komponentti tai laite pronssi ) . Tämä koskee kuparipohjaisia seoksia , joita käytetään monissa teollisuustuotteissa.

Termien määritelmä

Termiä "gunmetal" on käytetty kauppanimenä saksankielisissä maissa 1900-luvun alusta lähtien ja se on johdettu CuSnZnPb-ryhmän metalliseosten kuparipunaisesta väristä. Vanhemmassa kirjallisuudessa termiä "gunmetal" pidetään toisinaan "vanhentuneena", mutta se on edelleen yleinen kauppanimi asiantuntijapiireissä.

”Vanhentunut” viittaa siihen, että se ei ole vain, koska 12-luvulla, että ymmärrettiin, miten luoda suurempia veistokset päässä kupari- tina - sinkki - lyijy metalliseos käyttäen kadonnut vaha prosessi. Gunmetallille tyypillistä nelikomponenttiseosta on käytetty apteekkilaastissa Ala-Reinistä Italiaan 1400-luvulta lähtien . Nykyaikaisilla analyyttisillä menetelmillä todettiin, että veistokset tehtiin nelimateriaalijärjestelmästä jo "klassisella" pronssikaudella , koska oletettavasti empiirisesti todettiin, että tällaiset teokset olivat säänkestävämpiä ja myös paremmin heitettäviä kuin puhtaasta tinapronssista valmistetut.

Kupari-tina-sinkki-lyijyseokset on lueteltu standardissa DIN EN 1982 lyhenteillä CC 490 K - CC 493 K. Yksityiskohtaisemmat nimitykset, kuten CuSn3Zn8Pb5-C (DIN-numero CC490K) osoittavat, että kuparipohja on 81-90% edelleen 1,5–11% tinaa, 1–9% sinkkiä ja tarvittaessa 1–8% lyijyä ; seuraava C viittaa valutuotteiden käyttöön (englanninkielinen cast tarkoittaa "valettu").

Lyijyn lisääminen erottaa gunmetalliseokset samanvärisistä tombakkeista (messinkiseokset, kuten kulta-tombakki, samankaltaisuus, talmi), joissa sinkki on ainoa, mutta ainakin tärkein seosaine.

Pistoolimateriaalia koskeva kirjallisuus on osittain ristiriitaista. Englanniksi seoksia, jotka on valmistettu 90% kuparista ja 10% tinaa, kutsutaan "gunmetaliksi". Tämän perusteella gunmetal rinnastetaan pistooliin useissa tilanteissa. Toisaalta, gunmetal on tarkemmin nimetty "lyijypunainen messinki" (punainen messinki, johon on lisätty lyijyä) tai ranskaksi "bronze d'étain au sinkki" (tinapronssi, johon on lisätty sinkkiä), italiaksi "ottone rosso" (punainen messinki).

Tykkipronssista konepronssiksi

Alun perin Cu90Sn10-seosta, joka oli käsitelty aseen tynnyreiksi, kutsuttiin "tykkipronssiksi" sen suhteellisen kovuuden vuoksi normaalikäytössä. Englannissa tätä seosta kutsuttiin nimellä "Gunmetal", samoin kuin 1800-luvun jatkokehitystä 1,5-prosenttisella sinkillä, korostaen käyttötarkoitusta. Aseenpiippujen valmistettu tämän annettiin myös terästä ydin putken paremmin kestämään kaasun paine räjähdyspanoksen. Vuonna 1859 Friedrich Krupp valmisti ensimmäisen kerran yksinomaan teräksestä tynnyriä (Krupp-teräs). Siihen asti pistooliputket olivat selvästi parempia kuin perinteiset valurautaiset tai pronssiputket, joissa oli sileä sisustus. Seosten parantamiseksi edelleen luotiin lukuisia muunnelmia. Nykyään Rübel- ja Uchatius- pronssit ovat edelleen tunnettuja, jälkimmäinen tunnetaan myös nimellä "teräspronssi", koska se johtaa erityisen tiukkoihin heittoihin.

Tärkein syy “Gunmetalin” korvaamiseen Kruppstahlilla oli teräksen parempi lämmönkestävyys, jolloin aseen piipun ylikuumenemisen riski oli paljon pienempi nopealla ampumisjaksolla. Gunmetal menettää jo lujuutensa 200 ° C: sta, normaalissa, kuumuutta kestävässä valuteräksessä putoaa vain 600 ° C: ssa, kuumuutta kestävää, seostettua terästä valetaan vain yli 1000 ° C: ssa. Teräksisiä tynnyreitä voitiin vielä vetää ja porata; Kierteen takia ammusten tarkkuus parani merkittävästi.

Armeijan käytön lopettamisen jälkeen pistoolista tuli helposti työstettävien monikomponenttiseosten perusta nopeasti kehittyvälle rautatietekniikalle. Parannettu pistooli oli jo osoittanut, että on edullista lisätä vähän sinkkiä tinapronsiin. Työn helpottamiseksi lyijy on nyt myös lisätty. Näitä uusia seoksia kutsuttiin " konepronsseiksi ", vaikka oikeassa metallurgiassa ne olivat vähän seosterästä, runsaasti kuparia messinkiä eivätkä pronsseja.

Seosten värin ja ominaisuuksien muutokset, jotka määräytyvät lisätyn sinkkimäärän perusteella, saavat pronssien ja messinkien väliset siirtymät näyttämään juoksevilta. Kirjallisuus antaa myös paljon liikkumavaraa tarkalle määritelmälle. Esimerkiksi konepronssi tai pistoolimetalli - joka korvaa sanan gunmetal ensimmäistä kertaa saksankielisissä maissa - ovat seoksia, jotka voivat tyypillisten kuparin ja tinan pronssiosien lisäksi sisältää jopa 8% sinkkiä ja 8% tai enemmän lyijyä tinapitoisuuden kustannuksella. Duden (saksankielinen kirjoitus, osa 1, Mannheim 1991) kutsuu punaista messinkiä valetuksi pronssiksi, mikä ei myöskään ole terminologisesti oikein. Selkeä ero voidaan löytää vain korkeammilla sinkkilisäyksillä kuparipohjaan, koska tässä monikomponenttisen pronssin ja messinkiseoksen välinen raja määräytyy seoksen sinkkipitoisuuden välillä 42% - 37%; puhutaan poikkeuksetta ankkuri messinki, painevalettu messinki ja taotut messinkiseokset. Englanninkielinen "naval messinki" (saksankielinen "marine messinki") on nelikomponenttiseos, joka on valmistettu 62 osasta kuparia, 37 sinkkiä ja 0,5 osaa tinaa ja lyijyä ja massaosuudet huomioon ottaen messinkiä eikä pronssia.

Meyers Konversationslexikon, painos 1897, viittaa messinkiin, kun on kyse pistoolista, ja nimeää messinkityypin, joka perustuu kuparisinkkiin, "gunmetaliin" tai "punametalliin". Tämä on vastakohta tombakille ja muille sinkkiä sisältäville seoksille, jotka lisääntyvän sinkkipitoisuuden myötä lopulta osoitetaan messinkiin, ts. Messinkiin, kuten nykyään ymmärretään. "Punainen messinki", oikea termi italiaksi "ottone rosso" tähän päivään asti, tarkoitti värierotusta messingistä, joka valmistettiin "messinkivalimossa". Tämä on johdettu 1700-luvulla hollantilaisesta termistä "Geelgieters". 1900-luvulle saakka vain pronssivalimot onnistuivat määrittelemään messinkivalimon käsitteen. 1400-luvulta lähtien on raportoitu " punavalssista ", mutta niiden sanotaan olevan kuparivalimoita toisin kuin tinavalimot.

Metallien valu, joka suoritettiin käsin eikä teollisesti 1800-luvulle saakka, vaati taloudellisista syistä kaikkien epäjalosta metalliin perustuvien valimotoimintojen yhdistelmää. Syntyivät pronssi-, messinki- ja tykkimetallien ”raskasmetallivalimot” sekä alumiini- ja magnesiumseosten “kevytmetallivalimot”, joilla kullakin on kyky täyttää monenlaiset tietoon ja tuotantoteknologiaan liittyvät vaatimukset. Asiantuntijat, kuten muottipyörät, suljettiin jonkin aikaa pois, samoin kuin lyijy-, sinkki- ja tinavalimot, jotka liittyivät enemmän käsityöihin kuin teollisuuteen.

Konepronssista pistooliin

Sen jälkeen kun Krupp oli keksinyt valuteräksen vuonna 1859, aseen pronssi, mukaan lukien pistooli, menetti sotilaallisen merkityksensä. Tämä tappio kompensoitiin kuitenkin nopeasti rautatien kehittämisellä, ensin veturirakentamisessa. Kävi ilmi, että monikomponenttiset kuparipohjaiset seokset, joihin oli lisätty tinaa, sinkkiä ja lyijyä, oli helppo valaa ja työskennellä ja niillä oli myös erinomaiset liuku- ja hätäajo-ominaisuudet , mikä teki niistä ensimmäisen materiaalin, jota haettiin laakereille ja holkeille. Enintään 2,5% nikkeliä lisäämällä sitkeys ei vain parantunut, siihen liittyvä lujuuden kasvu mahdollisti seinämän paksuuden pienentämisen ja viimeisenä mutta ei vähäisimpänä kavitaation kestävyyden merivedelle. Harvoissa tapauksissa antimonia käytettiin myös seoskomponenttina.

Koostumuksen vaihtelut mahdollistivat teollisuuden toimittamisen laakereille sekä normaalille että suurelle, suurnopeuksiselle kuormitukselle. Muita käyttöalueita löytyi kaikenlaisista liikkuvista koneista, kuten hammaspyörät ja hammaspyörät, pumpun koteloista ja paineenkestävistä liittimistä. Tämän jo 1800-luvulla hankitun tiedon perusteella termi "konepronssi" perustettiin Saksassa. Jo 1900-luvulla tämä nimi korvattiin kauppanimellä "gunmetal", jota käytetään edelleen.

• 

  Päättynyt kuparista valmistettuja osia, tina ja kupari-tina-sinkki valuseoksia

• 

  Venttiilikotelo valmistettu G-CuSn5ZnPb: stä

• 

  Pumpun kotelo G-CuSn5ZnPb

Standardoidut kupari-tina-sinkkiseokset

( Saksan kupari-instituutin mukainen taulukko )

Kupari-tina-sinkki valumetalliseokset (gunmetal)

Standardointi standardin DIN EN 1982, aiemmin DIN 1705 mukaan

• CuSn7Zn4Pb7 C CC493K: ta kutsutaan myös RG7: ksi (gunmetal 7) tinapitoisuuden perusteella
• CuSn7Zn2Pb3 C CC492K
• CuSn3Zn8Pb5 C CC490K
• CuSn5Zn5Pb5 C CC491K kutsutaan myös RG5: ksi (pistooli 5).
• RG7 ja RG5 ovat kaksi enimmäkseen valettua seosta tässä ryhmässä.

Enintään 2% nikkelin lisäykset ovat edelleen standardin mukaisia ​​kaikissa tapauksissa, koska nikkeliä lisätään yleensä kuparipitoisuuteen.

Kun sitä käytetään pistoolimittareihin juomavedessä, lyijy- ja nikkelipitoisuutta on vähennettävä standardin DIN 50930 osan 6 mukaisesti.

Rakenteen tilan kannalta on tärkeää, että matalasti sulavan lyijyn (327 ° C) läsnä ollessa se täyttää jähmettymisen kutistumisesta johtuvat interdendriittiset ontelot.

Sulan hallinta ja hoito

Sulatusyksikön sulavirta ja optimoidun valulaadun vuoksi saavutettava sulakäsittely on erilainen punametallilla, olipa kyseessä sitten valu tai muovivalumuotit (enimmäkseen puolivalmiina tuotteina jatkuvasti valettujen kierrosten muodossa), mitä periaatetta sovelletaan kaikkiin kupariseoksiin, jotka eivät Sisältää metalliseososia - kuten alumiinia -, jotka voidaan hapettaa helpommin kuin kupari. Kupari ja sen seokset imevät yleensä vetyä. Tämän voi aiheuttaa jo sulamisen aikana vallitseva ilma, mutta se voidaan tuoda mukaan myös tehtävästä. Katodikupari ( kuplakupari ) sisältää aina vetyä; orgaaniset epäpuhtaudet (öljy- ja rasvajäämät) voivat tarttua kierrätettyyn metalliromuun. Uuni, jossa on ylimääräistä ilmaa, hapettava sulamismenetelmä , auttaa vedyn ja hiilivetyjen palamisessa ja johtaa sulaan ylimääräisen hapen kanssa kuparioksidina ja mukana olevien alkuaineiden oksideina. Tässä tilassa, joka vaikuttaa negatiivisesti valettavuuteen ja jähmettymisrakenteeseen, mikään ei muutu johtuen siitä, että lämpötilassa> 1150 ° C lämpötilassa sulan sinkkikomponentit muuttuvat haihtuviksi sinkkihöyrynä ja niistä tulee sinkkioksidia kylvyn pinnalla . Enemmän hallittavissa kuin oksidien muiden mukana elementit - tinaoksidin pyrkii sinnikkäästi sulaa ja ei voida vähentää joko - pääpaino on siis oltava kuparioksidin (Cu ₂ O) parantamiseksi valettavuutta ja sulaa pitkällä aikavälillä.

Ylimäärä happea jäljellä runsaasti kuparia sulaa hapettamisen jälkeen vedyn ja haihtuvien H ₂ O (vesihöyryn) sen jälkeen neutraloidaan poistetaan voimakkaasti happea vaikutus lisätty fosforia, eli sitomalla happiatomien itse. Kahdesta fosforiatomista plus viidestä happiatomista, jotka tulevat läsnä olevasta kuparioksidista, tulee yhdiste P ₂ O ₅ ( fosforipentoksidi ), joka on myös haihtuva sulalämpötilassa . 358 ° C: ssa se sublimoi ja jättää sulan. Tämän kuparioksidien pelkistyksen seurauksena sula muuttuu ohuemmaksi ja sallii tinaoksidien (ZnO, tiheys 5,6), samoin kuin vertailukelpoiset, pelkistämättömät, hapettuvat reaktiotuotteet nousevan kylvyn pinnalle ja päästä kuonaan poistettavaksi.

Hapettumiskäsittelyn ongelmana on yksinkertaisesti tasapainon löytäminen liian vähän happea, koska se johtaisi vedyn uudelleenkäyttöön ja liikaa tehokasta happea. Tämä estää vedyn imeytymisen, mutta sillä on negatiivinen vaikutus sulan laatuun, koska oksideilla on yleensä negatiivinen vaikutus valun laatuun.

Kupariseosten valussa, johon sisältyy gunmetal-monikomponenttijärjestelmä, joka on erityisen herkkä näissä yhteyksissä, seuraava koskee lyhyesti: Hapettumisen ja sulamisen vähentämisen välillä uunitoiminnan tarkka ohjaus on suoritettava ennakolta käytön laadusta. Polttimen on käytettävä ylimääräistä ilmaa, ts. Hapettava. Sulaa sisältävät happea vapauttavat lisäaineet ovat tärkeä apu vedyn ja vetyä sisältävien epäpuhtauksien hapettumisessa. Riippuen reaktiivisen hapen määrästä, jonka ne vapauttavat sopivista yhdisteistä, kuten nitraateista, niitä voidaan käyttää ei-toivottujen, helposti hapettavien alkuaineiden, kuten alumiinin, poistamiseen tai ainakin huomattavaan vähentämiseen. Sulatuksen käsittely päättyy hienosäätöön, jolla on se vaikutus, että sula on ja pysyy oksidittomana ja sillä on myös alhainen fosforipitoisuus, joka estää uuden oksidien muodostumisen. Tämä saavutetaan lisäämällä kuparifosforimassaseosta (edullisesti CuP10) sulavaluun valmiina. Käytännössä lisätään 0,25% CuP10, sulan osalta tämä on 0,025% fosforia, mikä hapettamisen jälkeen varmistaa edelleen 0,05% jäännösfosforipitoisuuden valurakenteessa.

Ominaisuudet ja käyttö

Pelkkä kauppanimi gunmetal ei anna mitään tietoa mahdollisista käyttötarkoituksista. Konepronssi on merkityksellisempi, koska se viittaa hyviin liukumisominaisuuksiin, jotka ovat tärkeitä koneille, joissa on liikkuvat osat (vaihdeosat, hammaspyörät). Tähän lisätään seosryhmän hyvät valuominaisuudet . Seosta CuSn5Zn5Pb5 (yksinkertaisesti nimeltään RG 5) käytetään hiekan valuprosessissa (valu hiekkamuotteihin, joita voidaan käyttää kerran), kun tarvitaan painavampia osia, joiden muoto on kytketty ytimien käyttöön, kuten pumppupesät tai vastaavat lämmitystekniikan, kuten vesihuollon, osat, Mutta pienempiä osia voidaan tehdä myös käyttämällä pysyvää muottivalua (valu pysyvissä metallimuotteissa). Lyijyä sisältävän pistoolin käyttöä juomaveden kuljettamiseen tarkoitetuissa järjestelmissä on vain rajoitettu. Sovellettava standardi DIN 50930, osa 6 edellyttää, että kaikissa siihen asennetuissa osissa on vähemmän lyijyä ja nikkeliä. Tämä vastaa seosta CuSn7Pb3, jossa on alle 0,2% nikkeliä punametallille muuten siedetyn <2,0%: n sijasta. Lisäksi DVGW- hyväksyntä vaaditaan käytettäväksi liitos- ja putkiliitoksina juomavesialalla .

Standardituotteille massatuotannossa 5 on seokselle RG etu junassa - ja keskipakovalu valettavaksi ja puolivalmiiksi tuotteiksi enimmäkseen koneellisiin tuotantosiirtymiin (kaikenkokoiset laakeriholkit). Vetolujuus on välillä 180-300 N / mm², korkeammat vetolujuuden, 0,2% myötölujuuden ja murtovenymän mekaaniset arvot saadaan seoksesta CuSn7Zn4Pb7 (RG 7), jolla on jo hätäkäyttöominaisuudet (epäherkkyys väliaikaiselle voiteluhäiriölle) ja jonka kovuus on hieman alhaisempi ja täyttää siten tavallisen laakerimateriaalin perusedellytyksen. Molemmat lejeeringit ovat herkkiä suolavedelle, mikä on osoittautunut laivanrakennuksessa käytettynä. Niitä on erittäin helppo työstää ja valuprosessista riippuen ne voidaan valaa 830 ° C: n lämpötilasta (yläraja 1020/1030 ° C).

Kuparipohjainen kolmiosaseos , johon on lisätty tinaa ja lyijyä ja joka on edelleen osoitettu pistoolille metallista puuttuvasta sinkkikomponentista riippumatta , on laakerimateriaali (laakerimetalli), jota käytetään erityisen hyvien hätäajo-ominaisuuksiensa vuoksi.

Taloudellinen merkitys

Pistoolin taloudellista merkitystä ei pidä mitata rautavalujen huomattavasti suuremmilla lukumäärillä, vaan vain sen osuudella ei-rautametallien ja seosten valuun ja myös tässä kuparialalla. Vuonna 2006 GDM: ssä ilmoitetaan Saksassa yhteensä 998 000 tonnia rautaa. Melkein 99 000 tonnia tästä on kuparialalla, ja tässä 67 672 tonnia eli 68,7% on punaista messinkiä, joka on jaettu hiekkavaluun , keskipakovaluun ja jatkuvavaluun .

Käytetty kirjallisuus

• Tietojen tulostaminen i25 ja i025. Kustantaja DKI (German Copper Institute, Düsseldorf).
• Materiaalit, tiivis teknisten tuotteiden ja niiden komponenttien sanakirja, toimittaja prof. Dr. Paul Krais, julkaisija Johann Ambrosius Barth, Leipzig 1921.
• Valimon sanasto, 17. painos, 1997, Verlag Schiele & Schön, Berliini, ISBN 3-7949-0606-3 .
• Meyers Konversationslexikon, 5. painos, 1897, Bibliographisches Institut Leipzig ja Wien.
• Kupariseosten valu (kuparipohjaisten seosten valu) amerikkalaiselta dipl.-ing. Ernst Brunhuber, Schiele & Schön, Berliini 1986, ISBN 3-7949-0444-3 , s.181 f. ja 227 f.
• Friedrich Kluge , Saksan kielen etymologinen sanakirja, Walter de Gruyter, Berliini ja New York 1975, ISBN 3-11-005709-3 .
• Metallitekniikan sanasto, toimittaja Josef Bersch, A.Hartlebens Verlag, Wien. Pest. Leipzig, ilman vuotta. Koko teksti osoitteessa wikisource.org .

jatkokäsittely

• katso viitattu kirjallisuus: Ernst Brunhuber: "Valettu kupariseoksista"
• DKI-tietojen tulostus i.25. Julkaisija Saksan kupari-instituutti, Düsseldorf 12/2004

Katso myös

• metallurgia

nettilinkit

• Deutsches Kupferinstitut (DKI), Düsseldorf, eri pronssiseosten materiaalitiedot
• Saksalaisten metallivalimien yleinen liitto V., Düsseldorf
• Saksan valimoasiantuntijoiden yhdistys VDG, Düsseldorf

Yksittäiset todisteet

1. ^ Paul Krais, Werkstoffe, 2. osa GR, JA Barth, Leipzig 1921.
2. ↑ kullattu Frederick 1st (Barbarossa) rintakuva Cappenbergissä, s. Bild. Tai Braunschweigissa "leijona".
3. . S. Heinz Wübbenhorst, "Giessen von Metallen", s. 57 s., Toim. VDG, Gießereiverlag, Düsseldorf, 1984, ISBN 3-87260-060-5 .
4. ↑ "Gunmetal, pronssi, jota aiemmin käytettiin aseisiin tai tykkeihin", Websterin uuden kollegiaalisen sanakirjan mukaan G&C. Merriam comp., Springfield, Mass., 1980.
5. ^ Ernst Brunhuber, Giesserei-Fachwörterbuch, Verlag Schiele & Schön, Berliini 1977, ISBN 3-7949-0283-1 .
6. ↑ Kluge, etymologinen sanakirja, 20. painos, s.209.
7. ↑ "Der große Duden", Etymologie, osa 7, s. 207.
8. ↑ katso myös "jatkokäsittely"
9. ^ Valimon sanasto, 17. painos, 1997, Verlag Schiele & Schön, Berliini, ISBN 3-7949-0606-3 , kolmikaasiseosjärjestelmien tilakaaviot. S. 1455 f.
10. ↑ katso myös: "Kupariseosten sulakäsittely", jonka on julkaissut entinen Dr. Riedelbauch & Stoffregen GmbH, D 6554 Meisenheim / Glan
11. ↑ Dipl.-Ing. Kuparipohjaisten seosten valu amerikkalaiselta. Ernst Brunhuber, Schiele & Schön, Berliini 1986, ISBN 3-7949-0444-3 , s.181 f. ja 227 f.
12. ↑ Saksalaisten metallivalimojen yleinen liitto e. V., Düsseldorf, kotisivu
13. ↑ Hiekkavalu 24107 t, jatkuva valu 37270 t, keskipakovalu 621 t