Das Spritzgußverfahren als moderne Fabrikationsart für die spanlose Formung von Kupfer-, Zink-Legierungen. Von R. W. Schulze Berlin-Mariendorf. SCHULZE, Das Spritzgußverfahren. Das modernste Verfahren zur spanlosen Formung metallischer Werkstoffe ist das Spritzen in stählerne Dauerformen zu Teilen höchster Genauigkeit. Nicht ohne Schwierigkeit ist es in letzter Zeit gelungen, diese für leichtschmelzende und leicht formbare Zinn-, Blei- und Zinklegierung schon früher angewendete Fabrikationsart auf Aluminium und neuerdings auch auf Kupfer-Zink und Kupfer-Zinnlegierungen zu übertragen. Obwohl das Messingspritzverfahren in seiner augenblicklichen Entwicklung noch nicht für alle Teile in Frage kommt und daher nicht als vollwertiger Ersatz der Messingteilpresserei sonders zweckmäßig in Anlehnung an diese betrieben wird, hat es durch Ersparnis der Zwischenprodukte wie Gußbarren und Preßstange manchen Vorteil voraus. Messingabfälle bekannter Zusammensetzungkönnen also ohne weiteres wieder eingeschmolzen und unter Berücksichtigung des Zinkabbrandes zu Spritzteilen verarbeitet werden, wodurch gegenüber Preßteilen um etwa 30 % vorteilhafter gearbeitet werden kann. Wie die gleichen Verfahren zur Verarbeitung von Zink und Aluminium ist das Spritzen von Messing eine ausgesprochene Massenfabrikation und deshalb besonders zur Herstellung von Teilen geeignet, deren hoher Bedarf die zwar einmaligen, aber nicht unerheblichen Kosten für die erforderliche Spritzform rechtfertigt. Als kalkulatorische Grundlage für die zweckmäßige Anwendung des Messingspritzverfahrens gilt allgemein eine Stückzahl von 2000. Herstellen lassen sich Teile mit Wandstärken von 1 bis 10 mm und eingespritzten Bohrungen von 1 bis 8 mm Durchmesser. Die Stückgewichte schwanken etwa zwischen 20 g bis 3 kg und mehr. Besonders vorteilhaft ist das Spritzverfahren für Stücke, die mit Gewindelöchern und Aussparungen herzustellen sind, da diese bei Preßteilen meist noch nachträglich durch spanabhebende Formung eingearbeitet werden müssen. Nach der Gestalt und der Materialführung der Maschinen sind für die spritztechnische Verarbeitung von Messing z. Zt. 2 Wege bekannt. Beim ersteren werden stehende, einer Presse ähnliche Anlagen verwendet, bei denen die Spritzformen vertikal beweglich angeordnet sind. Das Material wird in einem besonderen Schmelzkessel erschmolzen, mittels eines Asbestbechers in die Maschine gebracht und durch einen Spritzkanal in die Form gedrückt. Der Asbestboden haftete an den Eingüssen fest und läßt sich von dort später restlos entfernen. Verunreinigungen der Gußstücke durch evtl. eingespritzte Asbestfasern treten nicht ein. Der zum Spritzen erforderliche Druck wird entweder aus einer angeschlossenen hydraulischen Anlage von 200 At. oder aus einem besonderen, in die Maschine eingebauten Kompressor entnommen. Die getrennte Anordnung von Schmelzkessel und Spritzmaschine bringt es bei den stehenden Maschinen mit sich, daß beim Verarbeiten von Messing 2 Mann Bedienung nötig werden, was jedoch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nicht in Frage stellt. Die zweite Maschinenart ist liegend angeordnet und arbeitet mit Luftdruck; dementsprechend erfolgt auch die Bewegung der Spritzform horizontal. Bei der Fabrikation wird die letztere automatisch zunächst gegen einen Metallaufnahmezylinder gepreßt und derselbe alsdann mit dem im teigigen Zustande befindlichen Metall beschickt. Ein vertikal arbeitender Kolben drückt danach das Material durch den Eintrittskanal in die Form, die sich anschließend ebenfalls durch Luftdruck öffnet, wobei zugleich das fertige Gußstück ausgestoßen wird. Zum Schöpfen des Metalls aus dem dicht neben der Maschine stehenden fahrbaren Schmelzkessel findet eine einfache Schöpfkelle Verwendung, da das teigige Material von der an der Luft sich bildenden Oxydhaut ausreichend zusammengehalten wird. Beim Spritzen zerstäubt jedoch die Oxydhaut vollständig. Für die blasenfreie Herstellung von Ms-Spritzgußteilen ist besonders der Durchmesser des Metalleintrittskanals von Bedeutung, der zweckmäßig nicht zu stark gehalten werden darf. Bei liegenden Spritzmaschinen kann die Bedienung durch einen Mann erfolgen, der von einfachen Teilen bis zu 100 Stück in der Stunde herzustellen vermag. Beide Messing-Spritzmaschinenarten unterscheiden sich nach den Beschreibungen grundsätzlich von den für Zink und Aluminium verwendeten Anlagen dadurch, daß das Metall entsprechend den physikalischen und kristallographischen Verhältnissen von Ms nicht in der Maschine selbst, sondern besonders erschmolzen wird. Dadurch besteht die Möglichkeit der Verwendung von Graphittiegeln, und die schon bei Zink und Aluminium auftretenden Schwierigkeitenmit den gußeisernen Schmelzpfannen lassen sich umgehen. Ferner mußte bei den Messingspritzmaschinen der Fortfall des beweglichen Druckbehälters, der Spritzdüse und der relativ schwachen Materialführungskanäle zur Vermeidung von Verstopfungen angestrebt werden. Einen außerordentlich einflußreichen Faktor stellen bei der fabrikationsmäßigen Erzeugung von Messingspritzguß die Formen dar. Sie bestehen zweckmäßig aus hochwertigen Chrom-Vanadium- oder Chrom-Nickelstählen. In ihrer äußeren Gestalt unterscheiden sie sich von denen für Zink und Aluminium dadurch, daß sie keine Wanddurchdringungen, hervorgerufen durch eingeführte Dorne, erhalten dürfen, weil sie an diesen Stellen infolge der starken Wärmeausdehnung schon nach kurzem Gebrauch aufklaffen. Aus dem gleichen Grunde sind ebenfalls Auswerfer möglichst zu vermeiden; durch geeignete Werkzeuge lassen sich die Werkstücke auch ohne Beschädigung aus der Form herausheben. Vor dem Gebrauch müssen die Formen bei 100 bis 200° C angewärmt werden. Sind Kerne erforderlich, so sind diese wie bei Sandformen fest einzulagern. Wichtig ist zur Vermeidung innerer Spannungen ein gewisser Erstarrungsausgleich bei Teilen, deren Querschnitte stark schwanken. Man erreicht dieses durch Einlegen kalter Kerne in die Form, was für starke Querschnitte eine schnelle Wärmeableitung bewirkt oder auch durch Verringerung der Formenwandstärke, wodurch infolge der Wärmestauungen die Abkühlung bei schwächeren Querschnitten verlangsamt wird. Zum Zwecke der günstigsten Materialverteilung muß die Form so angeordnet sein, daß die entferntesten Partien des Gußstückes vom eingespritzten Gießstrahl getroffen werden, bzw. daß sich die starken Querschnitte zuerst füllen. Der Formenverschleiß ist verhältnismäßig gering, da sich bis zu 12000 Teile mit einem Werkzeug anfertigen lassen. Das Gefüge eines Metalls, dessen Aufbau sich allgemein als Folge der vorangegangenen technischen Behandlung vollzieht, bildet sich beim Spritzguß entsprechend der schnellen Erstarrung des Materials an den Formenwänden feinkörnig aus; infolgedessen sind die mechanisch-physikalischen Eigenschaften von Messingspritzguß durchaus gute und liegen, wie aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich ist, über denjenigen der bisher bekannten Spritzgußmetalle und zwischen denen anderer Armaturwerkstoffe wie Rotguß, Messingsandguß und Preßmessing. Material Festigkeit Dehnung % Härte Zinn-, Blei-, Spritzguß   8   2   24 Zinkspritzguß 18   1   35 Aluminiumspritzguß 24      2,5   70 Rotguß 5 16   8   50 Messingsandguß Ms 67 20 10   55 Messingspritzguß Ms 58 38 10...30 100–130 Pressmessing Ms 58 40 20 100 Richtig konstruierte Formen gewährleisten die Herstellung von Messingspritzgußteilen in gut dichter Qualität, was besonders für Armaturen von Bedeutung ist. Bei der Prüfung von 2 Hähnen auf Atmosphärendruck, wobei ein Hahn langsam bis zum Bruch belastet wurde, konnte festgestellt werden, daß derselbe erst bei etwa 600 At. eintrat. Der zweite Hahn wurde mit 500 At. zunächst 3 Stunden vorgedrückt und anschließend durch Laststeigerung mit 790 At. zu Bruch gebracht. Die Belastungssicherheiten sind danach für normale Installationsarmaturen bei weitem ausreichend. Eine weitere Anwendung hat das Ms-Spritzverfahren bei der Herstellung von Kupferrohrverbindungen, sogenannten Perfektverbindungen gefunden, die im Innern aus schwachwandigem Kupfer bestehen, das zur Verfestigung mit einem etwa 4 mm starken Messingmantel umspritzt wird. Dadurch ist es möglich,Rohrleitungsnetze für Wasser und sonstige Zwecke in der chemischen Industrie ohne Unterbrechung aus Kupfer herzustellen, wodurch Korrosionen verhütet werden, die aus der gegenseitigen Beeinflussung der Metalle entstehen, und deren Produkte die durchgeleiteten Flüssigkeiten beeinflussen können. Neben den eingangs erwähnten Preisvorteilen von Messingspritzguß gegenüber Preßmessing ist in bezug auf Amortisation noch zu sagen, daß die Lebensdauer der Maschinen etwa derjenigen von normalen Werkzeugmaschinen entspricht, da eine unmittelbare Berührung mit dem schmelzflüssigen Metall nicht eintritt.