Messingdrehen: Der Referenzwerkstoff in der Präzisionsbearbeitung

ERINNERN

• Automatenmessing (CuZn39Pb3, CW614N) dient als Referenz für den Zerspanbarkeitsindex aller anderen Automatenmetalle mit einem üblichen Wert von 100 %, verglichen mit 20 % für reines Kupfer oder 60 bis 100 % für Stahl, je nach Güteklasse.
• Mehrere Sorten existieren nebeneinander: CW614N bleibt die Referenz für alle Anwendungen, CW603N (reicher an Zink) reduziert die Materialkosten, und bleifreie Sorten wie EcoBrass (CW724R) erfüllen die strengsten gesetzlichen Anforderungen, insbesondere für Trinkwasser.
• Die Messingbearbeitung dominiert die Industrien für Gewindebohrer, elektrische Steckverbinder, Automobile und Uhren, wobei letztere den Ursprung der Zerspanung im Arve-Tal darstellt.
• Jacquemoux Décolletage, ein Familienunternehmen, das 1960 in Marnaz gegründet wurde und nach ISO 9001, IATF 16949 und ISO 14001 zertifiziert ist, nutzt diese Tradition, um Ihre Messingteile vom Prototyp bis zur Großserie herzustellen.

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Messing nimmt in der Schraubenbearbeitung eine Sonderstellung ein: Es ist das Material, das dieser Technik ihren Namen gab. Im Arve-Tal, der französischen Wiege der Schraubenbearbeitung, wurden im 18. Jahrhundert die ersten Schraubendrehmaschinen entwickelt, um Messingschrauben und -ritzel für Uhrwerke in Serie herzustellen. Zweieinhalb Jahrhunderte später gilt Messing immer noch als absoluter Maßstab für die Bearbeitbarkeit: Alle anderen Metalle werden daran gemessen, um ihre eigene Bearbeitbarkeit zu beurteilen.

Bei Jacquemoux Décolletage, seit 1960 in Marnaz ansässig, fertigen wir Messingteile für Industrie, Energie, Automobil und Ventilherstellung. Dieser Artikel erläutert, warum dieser Werkstoff in der Präzisionsbearbeitung nach wie vor unverzichtbar ist, beschreibt seine Zusammensetzung, die wichtigsten Sorten und stellt seine industriellen Anwendungen vor.

Warum gilt Messing nach wie vor als Referenzmaterial für das Stangendrehen?

Unübertroffene Bearbeitbarkeit, buchstäblich der Branchenmaßstab

Wenn ein Metallurg die Zerspanbarkeit von Stahl , Edelstahl oder einer Kupferlegierung beurteilt, gibt er sie als Prozentsatz im Verhältnis zu Automatenmessing an, das üblicherweise auf 100 % festgelegt wird. Dieser Bezugspunkt ist nicht willkürlich: Kupfermessing (CuZn39Pb3) besitzt alle Eigenschaften, die das Zerspanen erleichtern.

• Ein Holzspan, der auf natürliche Weise zerfällt Die in der Kupfer-Zink-Matrix verteilten Mikro-Einschlüsse von Blei wirken als Bruchstellen. Der Span zerbricht in kurze Fragmente, ohne dass ein spezieller Spanbrecher oder eine komplexe Werkzeuggeometrie erforderlich ist.
• Sparmaßnahmenreduziert Die zweiphasige Struktur (α+β) von Messing bietet einen deutlich geringeren Schnittwiderstand als Stahl oder Edelstahl, was die Erwärmung begrenzt, die Schneidkanten schont und hohe Schnittgeschwindigkeiten ermöglicht, die bei Hartmetall oft 200-300 m/min überschreiten (weit über den 80 bis 200 m/min, die bei austenitischem Edelstahl verwendet werden).
• Geringer Werkzeugverschleiß Die geringe Aggressivität von Messing an der Schneidkante verlängert die Standzeit der Werkzeuge, wodurch Maschinenstillstandszeiten und Werkzeugkosten pro Teil reduziert werden – ein entscheidender Vorteil in der Serienfertigung.
• Eine natürlich saubere Oberflächenbeschaffenheit Messing kann ohne zusätzliche Bearbeitungsschritte mit feinen Oberflächengüten bearbeitet werden, was ein Vorteil für Teile ist, die sichtbar sind oder in direktem Kontakt mit einer Flüssigkeit stehen.

Diese sich ergänzenden Eigenschaften rechtfertigen die Materialwahl.

Neben seiner guten Bearbeitbarkeit wird Messing aufgrund einer Reihe funktionaler Eigenschaften gewählt:

• Es besitzt eine gute Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in wässrigen Umgebungen, was es zu einem bevorzugten Werkstoff für Armaturen und Flüssigkeitskreisläufe macht, vorausgesetzt, es wird eine geeignete Sorte gewählt, um das Risiko der Entzinkung zu minimieren (siehe unten).
• Korrekte elektrische und thermische Leitfähigkeit, geringer als die von reinem Kupfer, aber für viele Steckverbinderanwendungen ausreichend.
• Ein ästhetisch ansprechendes, goldenes Aussehen, wie es bei Hardware, Dekoration und Präzisionsinstrumenten begehrt ist, ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung.
• Gute Kaltumformbarkeit und ein relativ niedriger Schmelzpunkt (ca. 900 bis 940 °C je nach Sorte) erleichtern sowohl die maschinelle Bearbeitung als auch Nachbearbeitungsvorgänge.
• Ein nichtmagnetisches Material, das in bestimmten elektrischen, elektronischen oder messtechnischen Anwendungen nützlich ist.

Woraus besteht Automatenmessing?

Eine für die maschinelle Bearbeitung entwickelte Rezeptur

Messing ist im Grunde eine Kupfer-Zink-Legierung. Doch das eigentliche „Automatenmessing“ (gemäß der europäischen Norm EN 12164 als CuZn39Pb3 oder CW614N bezeichnet) verdankt seine Eigenschaften einem präzisen Verhältnis dreier Elemente:

• Le Kupfer (etwa 57 bis 59%): sorgt für die für Kupferlegierungen charakteristische Duktilität, Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• Zink (ca. 38 bis 40 %): Es erhöht die mechanische Festigkeit der Legierung und senkt deren Produktionskosten im Vergleich zu einer kupferreicheren Legierung. Zink bestimmt außerdem die charakteristische α+β-Zweiphasenstruktur von Automatenmessing, wobei die β-Phase weicher ist und die Spanbildung begünstigt.
• Blei (ca. 2,5 bis 3,5 %): der Schlüsselfaktor für die Bearbeitbarkeit. Es ist in der Kupfer-Zink-Matrix unlöslich und verteilt sich in Form von Mikro-Einschlüssen, die beim Zerspanen als internes Schmiermittel und natürlicher Spanbrecher wirken; ohne Blei würde sich das Messing wie eine deutlich zähflüssigere und faserigere Kupferlegierung verhalten.

Diese Zusammensetzung, die gemäß EN 12164 für Stangen, die für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung bestimmt sind, standardisiert ist, erklärt, warum sich die Bearbeitung von Messing deutlich von der von Schmiede- oder Gießmessing unterscheidet, die je nach Verwendungszweck unterschiedlich zusammengesetzt sind.

Auf dem Weg zu bleifreiem Benzin: Eine regulatorische Entwicklung, die es zu beobachten gilt

Blei, so gut es auch für die Bearbeitung geeignet sein mag, stellt ein Problem bei Anwendungen dar, die mit Trinkwasser oder Lebensmitteln in Kontakt kommen. Gesundheitsvorschriften in Frankreich wie in der Europäischen Union legen immer niedrigere Grenzwerte für den Bleigehalt von Messingbauteilen für Wassernetze fest und erfordern hygienische Zertifizierungen (wie beispielsweise ACS in Frankreich) für Armaturen und Ventile.

Diese Entwicklung hat zur Entstehung bleifreier oder bleiarmer Messingsorten geführt, insbesondere von Siliziummessing (wie EcoBrass, CW724R), das eine gute Bearbeitbarkeit von etwa 80 bis 90 % derjenigen von CW614N beibehält. Die Wahl zwischen einer konventionellen und einer bleifreien Sorte hängt direkt von der Endanwendung des Messingteils und den geltenden Gesundheitsvorschriften ab.

Die Nuancen und Variationen des Automatenschneidens von Messing

Der Begriff „Automatenmessing“ umfasst in Wirklichkeit mehrere Nuancen, die jeweils einen anderen Kompromiss zwischen Bearbeitbarkeit, Kosten, Korrosionsbeständigkeit und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften darstellen:

• CW614N (CuZn39Pb3): Die Referenzsorte, die in den meisten Anwendungen der Messingbearbeitung eingesetzt wird. Sie bietet das beste Verhältnis zwischen Bearbeitbarkeit, mechanischer Festigkeit und allgemeiner Korrosionsbeständigkeit.
• CW603N (CuZn36Pb3): Zinkreicher und daher materialtechnisch günstiger, jedoch mit etwas geringerer Korrosionsbeständigkeit. Wird für weniger exponierte Bauteile oder bei begrenztem Materialbudget verwendet.
• CW602N / CW511L (entzinkungsbeständiges Messing, DZR): Mit einem Inhibitor (üblicherweise Arsen) formuliert, um das Risiko der Entzinkung zu minimieren. Unverzichtbar für Wasserhähne und Trinkwasserarmaturen unter anspruchsvollen Bedingungen.
• CuZn40Pb2 (CW617N): reduzierter Bleigehalt im Vergleich zu CW614N, ein Kompromiss zwischen Bearbeitbarkeit und Umweltauflagen.
• EcoBrass und andere bleifreie Siliziummessingsorten (CW724R): die Antwort auf die strengsten Bleivorschriften, mit einer Bearbeitbarkeit, die nahezu der von herkömmlichem Automatenmessing entspricht.

Die Wahl der Güteklasse beschränkt sich daher nie allein auf die Bearbeitbarkeit: Ebenso sehr ist die Entscheidung von der endgültigen Anwendung des Bauteils, seinem Einsatzumfeld und den geltenden Gesundheits- oder Umweltvorschriften abhängig.

Industrielle Anwendungen der Messingbearbeitung

Die Kombination aus Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit macht Messing in verschiedenen Branchen zu einem strategischen Werkstoff:

• Wasserhähne und Armaturen Die erste Absatzmöglichkeit für bearbeitetes Messing. Ventile, Sanitärarmaturen, Armaturenkörper und Düsen nutzen sowohl die Korrosionsbeständigkeit in wässrigen Umgebungen als auch die durch Präzisionsbearbeitung erzielte Dichtigkeit.
• Elektrische Steckverbinder : Buchsen, Klemmen, Kontakte und Steckverbinder nutzen die elektrische Leitfähigkeit von Messing in Kombination mit seiner mechanischen Festigkeit und leichten Formbarkeit.
• Automobil Sensoren, Kraftstoff- oder Klimaanlagenkreislaufarmaturen, Einsätze und Bordsteckverbinderkomponenten, bei denen Maßgenauigkeit in großen Serien von entscheidender Bedeutung ist.
• Hardware und Dekoration : Schlossereiarbeiten, Griffe, Möbelkomponenten und Dekorationsartikel, bei denen das goldene Aussehen von Messing um seiner selbst willen, ohne Oberflächenbehandlung, angestrebt wird.
• Industriegase und -flüssigkeiten Armaturen und Komponenten von Gaskreisläufen, bei denen Korrosionsbeständigkeit und die Abdichtung der bearbeiteten Teile von entscheidender Bedeutung sind.
• Uhrmacherei und Präzisionsinstrumente Als direktes Erbe des Arve-Tals, wo die Messingbearbeitung traditionell zur Herstellung von Ritzeln, Schrauben und Komponenten für Uhrwerke genutzt wurde, bevor sie sich auf Präzisionsinstrumente ausweitete. Jacquemoux Décolletage stellt keine Uhrenteile her; dennoch bildet dieses historische Know-how weiterhin das Fundament unserer Kompetenz in der Messingbearbeitung.

Jacquemoux' Expertise in der Messingbearbeitung

Seit 1960 basiert unsere Antwort auf die Anforderungen der Messingbearbeitung auf einigen wenigen konkreten Vorteilen:

• Eine historische Verbindung zum Material: Unser Unternehmen, das im Arvetal ansässig ist, trägt dieses technische Erbe in seine Werkstattkultur.
• Ein kompletter Maschinenpark: 25 CNC-Drehmaschinen mit festem oder beweglichem Spindelstock, 10 Mehrspindel-Nockendrehmaschinen und 24 Einspindel-Nockendrehmaschinen, zur Bearbeitung sowohl großer Serien einfacher Teile als auch komplexer Geometrien, von Ø 2 bis 60 mm in Stangenmaterial und bis zu Ø 150 mm in Knüppelmaterial.
• Drei Qualitätszertifizierungen: ISO 9001, IATF 16949 (Automobilindustrie) und ISO 14001 (Umwelt), die dokumentierte Prozesse und reproduzierbare Qualität Charge für Charge gewährleisten.
• Eine meisterhafte Beherrschung der Nuancen: Von klassischen CW614N-Farbtönen bis hin zu bleifreien Farbtönen für die strengsten Hygieneanforderungen unterstützen wir Sie bei der Farbauswahl gemäß Ihren Vorgaben.
• Ein Prototyping- und Vorproduktionsservice : um eine Geometrie oder eine Nuance vor dem Start der Massenproduktion zu validieren und Ihr Projekt bereits in der Entwurfsphase abzusichern.

Ihre Fragen zur Messingbearbeitung

Warum gilt Messing als Referenzwerkstoff beim Stangendrehen?

Seine Zusammensetzung verleiht ihm eine außergewöhnliche Bearbeitbarkeit: kurze Späne, die sich auf natürliche Weise fragmentieren, geringere Schnittkräfte, hohe Schnittgeschwindigkeiten und geringer Werkzeugverschleiß. Deshalb wird die Bearbeitbarkeit aller anderen Automatenmetalle traditionell als Prozentsatz relativ zu der von Automatenmessing angegeben.

Gibt es bleifreie Messingsorten für die maschinelle Bearbeitung?

Ja. Aufgrund gesetzlicher Vorgaben für Anwendungen mit Kontakt zu Trinkwasser oder Lebensmitteln wurden bleifreie oder bleiarme Messingsorten entwickelt, insbesondere Siliziummessing wie EcoBrass (CW724R). Ihre Bearbeitbarkeit ist vergleichbar mit der von herkömmlichem Automatenmessing, sodass Gesundheitsstandards eingehalten werden können, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen.

Ist bearbeitetes Messing korrosionsbeständig in Wasserkreisläufen?

Grundsätzlich ja, jedoch ist besondere Vorsicht im Hinblick auf die Entzinkung geboten, einer selektiven Korrosion, die bestimmte Messingsorten in aggressiven oder stehenden wässrigen Umgebungen betreffen kann. Für Armaturen an Wasserhähnen und Trinkwasseranlagen, die diesem Risiko ausgesetzt sind, sollten DZR-Messingsorten (entzinkungsbeständig) mit einem spezifischen Inhibitor bevorzugt werden.

Welche Industriezweige nutzen die Messingbearbeitung am häufigsten?

Sanitärarmaturen und Flüssigkeitsarmaturen sind die wichtigsten Anwendungsbereiche, gefolgt von elektrischen Steckverbindern, Automobilkomponenten und Uhrenkomponenten. Dekorative Beschläge und Gasarmaturen runden die Hauptmärkte für bearbeitetes Messing ab.

Haben Sie ein Projekt, bei dem bearbeitete Messingteile zum Einsatz kommen?

Von der Festlegung der Güteklasse bis zur Lieferung Ihrer fertigen Teile analysiert das technische Team von Jacquemoux Décolletage Ihre Spezifikationen und bietet Ihnen eine Lösung, die auf Ihre Maßanforderungen, Mengen und regulatorischen Beschränkungen zugeschnitten ist.

Kontaktieren Sie Jacquemoux Décolletage für ein genaues Angebot und fachkundige Unterstützung bei Ihren Messingteilen.