Moderne Messing-Halbzeuge und ihre Einwirkung auf die Preisgestaltung für technische Fabrikate. Von R. Schulze, Mariendorf. SCHULZE, Moderne Messing-Halbzeuge und ihre Einwirkung. Jede Verbilligung von Fabrikaten ist abhängig von der Vereinfachung der Arbeitsverfahren und der Ersparnis an Zeit und Material. Da alle technischen Erzeugnisse einen Werdegang vom Rohstoff über das Halbzeug zum Fertigfabrikat durchmachen, müssen die Verbilligungsmaßnahmen schon beim ersteren beginnen, was aber bei den Metallen infolge der wenig zu beeinflussenden Bergwerks-Verhältnisse fast ausgeschlossen ist. Sparmöglichkeiten von sehr großer Tragweite bietet dagegen die Herstellung der Halbzeuge, bei denen durch technische Verbesserungen zunächst die in Frage kommenden Verfahren der spanlosen Formung wie Gießen, Walzen, Schmieden, Ziehen und Pressen zu vereinfachen und die Fabrikate so zu vervollkommnen sind, daß die nachfolgende spanabhebende Formung und der damit verbundene Materialverlust auf das niedrigste Maß gebracht werden. In diesem Sinne ist in den letzten 30 Jahren auch in der Metall-Halbzeug-Industrie gearbeitet worden, wo die Warmverformung von Messing zur Herstellung von Blechen und nahtlosen Rohren und später das Warmpressen von Stangen mittels hydraulischer Strangpressen grundlegende Veränderungen hervorbrachte. Textabbildung Bd. 344, S. 49 Abb. 1.Strauchpresse. Besonders bei dem letztgenannten Verfahren sind große Erfahrungen gesammelt worden, so daß man heute in der Lage ist, selbst die schwierigsten Profile mit einer Genauigkeit von ± 0,3 mm herzustellen. Abbildung 1 zeigt eine Strangpresse vor der Beschickung. Unter Ausnutzung der beim Strangpressen festgestellten vorzüglichen Warmknetbarkeit des Messings ist das Teilpreßverfahren entwickelt worden, dessen Vorteile in der Weiterverarbeitung der Stangen zu Maschinen- und Apparateteilen aller Art besteht. Messingpreßteile haben heute eine derartige Vervollkommnung erlangt, daß sie auf allen technischen Gebieten mit gleichem Erfolg verwendet werden. Als besondere Vorzüge wären zu nennen: dichtes Gefüge und als Folge desselben gute mechanische Eigenschaften und hohe Korrosionsbeständigkeit. Ferner gefällige, zweckentsprechende Formen, die in fast jedem Falle im Vergleich zu Gußteilen Materialersparnisse mit sich bringen und sauberste Oberflächen, welche vielfach eine Verwendung der Teile ohne jede Nacharbeit zulassen. Da alle diese Vorteile im Arbeitsverfahren begründet sind, sollen zunächst die Vorgänge beim Teilpressen kurz besprochen werden. Textabbildung Bd. 344, S. 49 Abb. 2a.Körniges α + Messinggefüge. Textabbildung Bd. 344, S. 49 Abb. 2b.Nadliges α + β Miessinggefüge. Die hauptsächlich für diesen Zweck verwendeten Messinglegierungen liegen im α- + β-Gebiet des Systems Cu–Zn und besitzen 58 bis 61 % Kupfer. Diese Legierungen gießt man zu Rundblöcken von 70 bis 160 kg Gewicht, welche in Stoßöfen auf 700/750° C erwärmt und in der Strangpresse meist zu Rund- und Flachstangen gepreßt werden. Bei gewissen Teilen arbeiten Strang- und Teilpresserei Hand in Hand, indem das Profil der Stange der Form des Preßteiles angepaßt ist, wodurch vielfach ein Arbeitsgang fortfällt. Da Preßtemperatur, Gefügeausbildung und mechanische Eigenschaften in engem Zusammenhang stehen, ist die erstere möglichst genau einzuhalten, da es ohnehin vorkommt, daß am Ende einer gepreßten Stange infolge der Abkühlung während des Preßvorganges körniges Gefüge entsteht, welches sowohl für die Herstellung von Preßteilen als auch für die Bearbeitung mit Schneidwerkzeugen ungünstig ist. Abbildung 2 a zeigt solch körniges α- + β-Messinggefüge vom Ende einer Preßstange, dem in Abbildung 2 b das normale nadlige α- + β-Gefüge vom Stangenanfang gegenübergestellt ist. Für die Weiterverarbeitung werden die Stangen zu Abschnitten zersägt, deren Gewicht dem Stückgewicht des Preßteiles entspricht. Textabbildung Bd. 344, S. 50 Abb. 3. Die Formgebung der Abschnitte erfolgt alsdann ebenfalls bei 700 bis 750° C mittels stählerner Preßformen in Reibtriebpressen. Zu den oft recht schwierigen Fragen des zu verarbeitenden Werkstoffes tritt somit die des ausführenden Werkzeuges. Qualität und Ausbildung des Preßgesenkes sind ausschlaggebend für die Wirtschaftlichkeit des Teilpressereibetriebes. Bei sorgfältiger Behandlung lassen sich mit einem Gesenk mehrere tausend Teile anfertigen, so daß auch in dieser Beziehung gegenüber Sandguß erhebliche Verbilligungen entstehen. Je nach der Form des Preßteiles erfolgt seine Herstellung in einem oder mehreren Arbeitsgängen, wofür natürlich eine entsprechende Anzahl Werkzeuge nötig sind. Die richtige Angabe der einzelnen Preßstufen setzt große Erfahrung voraus, da die oft kurzen Uebergänge von schwachen zu starken Querschnitten die schwierigsten Fließvorgänge ergeben. Die gepreßten Teile werden mittels Schnittwerkzeugen in Excenterpressen vom Grat befreit, danach in Salpetersäurelösung gebeizt, schließlich noch ausgebohrt und mit Gewinde versehen und zum Versand fertig gemacht. Normalerweise wird für Messingpreßteile eine Maßtoleranz von ± 0,3 mm gefordert, für gewisse Stücke läßt sich durch Nachstauchen im kalten Zustand eine höhere Genauigkeit erreichen. Die mechanischen Eigenschaften von Preßmessing sind sehr gut. Während hochwertiger Messingguß nur ca. 22 kg/mm'' Festigkeit bei 10 % Dehnung, Rotguß sogar nur ca. 20 kg/mm'' Festigkeit und 8 % Dehnung besitzt, erreichen die normalen Preßmessinglegierungen die in der Tabelle angegebenen Werte: Material Festigkeitkg/mm2 Dehnung %L–11,3Ø√q Härtekg/mm2Kugel 5ØDruck 250/30 Kerbzähigkeitcm kg/mm2 Schmiedemessing 36 30   75 4,6 Schraubenmessing 43 22   85 2,4 Mechanikermessing 45 20   90 2,0 Armaturmessing 43   3 100 0,8 Die Werte liegen um 100 % und mehr über denen der angeführten Gußlegierungen. Stücke, für die besonders hochwertiges Material in Frage kommt, werden aus preßbaren Sondermessingen hergestellt, die für die verschiedensten Zwecke eigens entwickelt sind. Man setzt dafür den reinen Kupfer-Zinklegierungen zur Steigerung von Festigkeit und Härte andere Metalle, besonders Mangan, Nickel, Aluminium, Eisen, Zinn usw. zu. Solche Legierungen erreichen im gepreßten Zustande, wo von einer Vergütung durch den Arbeitsprozeß kaum gesprochen – werden kann, eine Festigkeit von 70 bis 75 kg/mm2 und 170 kg/mm2 Härte bei gleichzeitiger Dehnung von 10 bis 15 %. Für Teile, die auf Reibung beansprucht werden, z.B. Gleitplatten, Lagerschalen und dergl. eignen sich Preßmessinge wegen ihrer hohen Dichte. Durch Versuche ist festgestellt worden, daß Preßmessing-Lagerschalen einen geringeren Oelverbrauch haben und nicht so schnell warmlaufen wie solche aus Rotguß. Man führt diesen Erfolg auf die vorerwähnte Eigenschaft, die die Bildung eines ununterbrochenen Oelschleiers begünstigt und auf die hohe Wärmeleitfähigkeit zurück. Die Dichtkeit bedingt auch gute Beständigkeit gegen die Angriffe von Luft, Feuchtigkeit, Salz- und leichten Säurelösungen sowie Dampf. In bezug auf Luft ist es allerdings vorgekommen, daß bei starken Verunreinigungen derselben, besonders durch Ammoniakdämpfe, die Preßteile infolge der in ganz geringem Maße vorhandenen inneren Spannungen im Betriebe Risse erhielten. Durch Anlassen bei ca. 325° C lassen sich jedoch die Spannungen auslösen und das Reißen verhindern. Bei laboratoriumsmäßigen Versuchen sind durch Einhängen von Probestücken aus verschiedenen Legierungen in l % iger H2SO4 – + 3 % iger NaCl – 5 % iger HN03 und 10% Kalilösung nach 375 Tagen nur geringe Gewichtsverluste festgestellt worden. So zeigte z.B. ein Mn-Messing mit 3,2 % Mn nach Prüfung mittels 10 % Kalilösung = 0,35 % Gewichtsverlust, wonach sich dasselbe für gewisse Industriezweige, in denen mit derartigen Lösungen gearbeitet wird, eignen dürfte. Vorzügliche Beständigkeit besitzen Preßmessinge ferner gegen Angriffe von Wasser und Naßdampf. Ein Versuch, bei dem Messingpreßteile und Rotgußteile als Dampfdüsen ausgebildet und an eine Frischdampfleitung von 8 at angeschlossen wurden, ergab nach 1500 Betriebsstunden für α- + β- Preßmessing, daß an einer durch aufschlagenden Dampf beanspruchten Materialstelle die β-Mischkristalle leicht entzinkt waren. Die Rotgußteile zeigten dagegen als Folge des lockeren Gefüges starke Erosionen. Da diese Beobachtungen jedoch bei der mikroskopischen Untersuchung unter Anwendung einer 500fachen Vergrößerung gemacht wurden, sind sie für praktische Verhältnisse bedeutungslos. Nach den Versuchen kann in bezug auf Dampfbeständigkeit das Preßmessing dem Rotguß als gleichwertig bezeichnet werden. Die mechanischen Eigenschaften bei Temperaturen bis zu 300° C sind ebenfalls als gut zu bezeichnen. Abb. 3 zeigt den Verlauf von Festigkeit, Steckgrenze und Dehnung der gebräuchlichsten Legierungen Ms 58 und Ms 60 bei Temperaturen bis zu 400° C. Die eigentliche Erweichung tritt danach erst oberhalb 300° C ein. Auf Grund der beschriebenen vielseitigen Vorzüge bestehen für Preßmessing sowohl in Stangen- als auch in Stückform große Verwendungsmöglichkeiten in allen Industriezweigen. Gepreßte Profilstangen werden als Material für Fensterrahmen im Waggon- und Karosseriebau sowie in der Textilmaschinen-Industrie für Platinenkopf-Ober- und Unterteile verarbeitet. Der Automobilbau ist wegen der scharfen ausländischen Konkurrenz seit Jahren bemüht, alle Vorteile der hochentwickelten Messingpreßteile auszunutzen und Gußmaterial nach Möglichkeit zu ersetzen. Verarbeitet werden u.a. in großen Mengen Lagerschalen bis zu ca. 80 mm Wellenstärke, Kupplungen, Vergaserkörper, Gehäuse, Verschlußkapseln. Die Elektrotechnik benutzt Preßmessing – Freileitungsarmaturen wie Abspann- und Hängeklemmen und Seilverbinder zum Aufhängen und Spannen der stromleitenden Seile und Fahrdrähte, außerdem Kabelschuhe, Anschlußstücke, Kohlentaschen, Steckerteile und dergl. In letzter Zeit hat man Teile von elektrischen Maschinen bis zu Stückgewichten von ca. 6 kg sowie dünnwandige Gehäuse für Starkstromkupplungen in sauberster Ausführung hergestellt. Großer Verbrauch besteht auch bei den als Massenartikel angefertigten elektrischen Gebrauchsgegenständen. Im allgemeinen Maschinenbau verwendet man neben Lagerschalen, Kurbeln, Manumetergehäuse-Muttern, Schrauben, Steege und andere Teile. Große Verwendungsgebiete sind durch den Nachweis der Beständigkeit gegen die Angriffe von Dampf und der guten Festigkeit bei höheren Temperaturen, ferner im Dampfmaschinenbau erschlossen worden. Für Teile von stationären Dampfmaschinen wurde Preßmessing schon früher gebraucht. Neuerdings wird es für Armaturen von Lokomotiven im gesamten Betriebsbereich der deutschen Reichsbahn verwendet, nach ca. 2 ½ Jahren haben sich noch keine Nachteile gezeigt. Ueberwurfmuttern, Dichtungslinsen, Durchgangshähne, Rohrverschraubungen, Uebergangsstücke sowie die schon früher benutzten Teile der Kunze-Knorr-Bremse (Hahnstücken, Steuerkolben, Buchsen) werden aus Ms 58 hergestellt. Hochbeanspruchte Teile wie Achslagergleitplatten, Lukenfutter und Lukenpilze bestehen aus Sondermessingen mit Mangan, Nickel oder Aluminiumzusätzen. Auch in der Metallwaren- sowie in der Uhrenindustrie geht man aus Gründen der Wirtschaftlichkeit immer mehr zu Messingpreßteilen über. Abbildung 4 zeigt eine Reihe von Preßteilen, die besonders im Lokomotivbau verwendet werden. Ganz neue Möglichkeiten für das Preßverfahren an sich haben sich durch die weitere Entwicklung des Apparatebaues und des Automobil- und Flugwesens ergeben, wo Aluminium und Elektron in immer größerem Maße eingeführt werden. Beide Werkstoffe sind durch Warmpressen gut zu verarbeiten. Zurzeit stellt man Teile von Photoapparaten, Schreib- und Rechenmaschinen sowie Staubsaugern her. Im Verkehrsmaschinenbau werden Lagerböcke, Gehäuse, Verschraubungen und dergl. verwendet, die aus Leichtmetallen auf preßtechnischem Wege gefertigt sind. Die schwierigen Werkstoffragen, hervorgerufen durch die enormen Anforderungen auf dem vorerwähnten Gebiete, sind durch die moderne Metallforschung erfüllt worden, welche Aluminium- und Elektron-Legierungen entwickelt hat, die geringes Eigengewicht und vorzügliche mechanische Eigenschaften vereinigen. Textabbildung Bd. 344, S. 51 Abb. 4.Mesising-Preßteile. Obwohl die Erkenntnis der großen Vorzüge zu umfangreicher Anwendung von Preßmessing geführt hat, bestehen noch mannigfache Gebrauchsmöglichkeiten, für die im Interesse der Konkurrenzfähigkeit die Verwertung dieser neuzeitlichen Halbzeuge nur zu empfehlen ist.