Drehteilefertigung aus Messing: der Referenzwerkstoff in der Präzisionszerspanung

DAS WICHTIGSTE IN KÜRZE

• Automatenmessing (CuZn39Pb3, CW614N) dient als Referenz für den Zerspanbarkeitsindex aller anderen Metalle in der Drehteilefertigung, mit einem konventionellen Wert von 100 %, gegenüber 20 % bei Reinkupfer oder 60 bis 100 % bei Stahl, je nach Werkstoffsorte.
• Es gibt mehrere Werkstoffsorten: CW614N bleibt die Referenz für alle Anwendungen, CW603N (zinkreicher) senkt die Materialkosten, und bleifreie Sorten wie EcoBrass (CW724R) erfüllen die strengsten gesetzlichen Anforderungen, insbesondere im Trinkwasserbereich.
• Die Drehteilefertigung aus Messing dominiert in den Bereichen Armaturen, elektrische Verbindungstechnik, Automobil und Uhrenindustrie – Letztere ist der eigentliche Ursprung der Drehteilefertigung im Arvetal.
• JACQUEMOUX DÉCOLLETAGE, ein 1960 in Marnaz gegründetes Familienunternehmen, zertifiziert nach ISO 9001, IATF 16949 und ISO 14001, nutzt dieses Erbe, um Ihre Messingteile zu fertigen – vom Prototyp bis zur Großserie.

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Messing nimmt in der Drehteilefertigung eine Sonderstellung ein: Es ist der Werkstoff, der die Technik geprägt hat. Im Arvetal, der französischen Wiege der Drehteilefertigung, wurden im 18. Jahrhundert die ersten Drehautomaten entwickelt, um Schrauben und Ritzel aus Messing für Uhrwerke in Serie herzustellen. Zweieinhalb Jahrhunderte später ist Messing nach wie vor die absolute Referenz für Zerspanbarkeit: An ihm werden alle anderen Metalle gemessen, um ihre eigene Bearbeitbarkeit zu bewerten.

Bei JACQUEMOUX DÉCOLLETAGE, seit 1960 in Marnaz ansässig, fertigen wir Messingteile für Industrie, Energie, Automobil und Armaturen. Dieser Artikel erklärt, warum dieser Werkstoff in der Drehteilefertigung unverzichtbar bleibt, beschreibt seine Zusammensetzung und seine wichtigsten Werkstoffsorten und stellt seine industriellen Anwendungen vor.

Warum ist Messing nach wie vor der Referenzwerkstoff der Drehteilefertigung?

Eine unerreichte Zerspanbarkeit – buchstäblich die Referenz der Branche

Wenn ein Metallurge die Zerspanbarkeit eines Stahls, eines Edelstahls oder einer Kupferlegierung bewertet, gibt er sie in Prozent im Verhältnis zu Automatenmessing an, das konventionell auf 100 % festgelegt ist. Diese Referenz ist nicht willkürlich: Messing CuZn39Pb3 vereint alle Eigenschaften, die das Zerspanen erleichtern.

• Ein Span, der von selbst bricht: Die in der Kupfer-Zink-Matrix verteilten Mikroeinschlüsse aus Blei wirken als Sollbruchstellen. Der Span bricht in kurze Stücke, ohne dass ein spezieller Spanbrecher oder eine komplexe Werkzeuggeometrie erforderlich ist.
• Geringe Schnittkräfte: Das zweiphasige Gefüge (α+β) von Messing bietet einen deutlich geringeren Schnittwiderstand als Stahl oder Edelstahl. Das begrenzt die Erwärmung, schont die Schneidkanten und ermöglicht hohe Schnittgeschwindigkeiten, häufig über 200–300 m/min mit Hartmetall (weit über den 80 bis 200 m/min, die bei austenitischem Edelstahl üblich sind).
• Geringer Werkzeugverschleiß: Da Messing die Schneidkante kaum angreift, verlängert sich die Werkzeugstandzeit. Das reduziert Maschinenstillstände und die Werkzeugkosten pro Teil – ein entscheidender Vorteil in der Großserie.
• Eine von Natur aus hochwertige Oberflächengüte: Messing lässt sich ohne zusätzlichen Arbeitsgang mit feiner Oberflächengüte bearbeiten – ein Pluspunkt für Sichtteile oder Teile in direktem Kontakt mit einem Fluid.

Ergänzende Eigenschaften, die die Werkstoffwahl begründen

Neben seiner leichten Zerspanbarkeit wird Messing wegen einer Reihe funktionaler Eigenschaften gewählt:

• Eine gute Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in wässrigen Medien, was es zu einem bevorzugten Werkstoff für Armaturen und Fluidkreisläufe macht – vorausgesetzt, man wählt eine Werkstoffsorte, die dem Entzinkungsrisiko angepasst ist (siehe unten).
• Eine ordentliche elektrische und thermische Leitfähigkeit, geringer als die von Reinkupfer, aber ausreichend für zahlreiche Anwendungen der Verbindungstechnik.
• Eine ansprechende goldene Optik, gefragt bei Beschlägen, Dekoration und Präzisionsinstrumenten, ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung.
• Eine gute Eignung zur Kaltumformung und ein relativ niedriger Schmelzpunkt (ca. 900 bis 940 °C je nach Werkstoffsorte), die sowohl die Zerspanung als auch eventuelle Nachbearbeitungen erleichtern.
• Ein amagnetischer Werkstoff, nützlich für bestimmte elektrische, elektronische oder messtechnische Anwendungen.

Woraus besteht Automatenmessing?

Eine auf die Zerspanung ausgelegte Zusammensetzung

Messing ist grundsätzlich eine Kupfer-Zink-Legierung. Das eigentliche „Automatenmessing“ (bezeichnet als CuZn39Pb3 oder CW614N nach der europäischen Norm EN 12164) verdankt seine Leistungsfähigkeit jedoch einer präzisen Dosierung von drei Elementen:

• Kupfer (ca. 57 bis 59 %): sorgt für die Duktilität, Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, die für Kupferlegierungen typisch sind.
• Zink (ca. 38 bis 40 %): verstärkt die Legierung mechanisch und senkt ihre Selbstkosten gegenüber einer kupferreicheren Legierung. Zink bestimmt auch das für Automatenmessing charakteristische zweiphasige Gefüge α+β, wobei die β-Phase weicher ist und das Brechen des Spans begünstigt.
• Blei (ca. 2,5 bis 3,5 %): das Schlüsselelement der Zerspanbarkeit. Da es in der Kupfer-Zink-Matrix unlöslich ist, verteilt es sich in Form von Mikroeinschlüssen, die beim Zerspanen als interner Schmierstoff und natürlicher Spanbrecher wirken – ohne Blei würde sich Messing wie eine deutlich klebrigere, zu Fließspänen neigende Kupferlegierung verhalten.

Diese durch EN 12164 für Stangen zur Hochgeschwindigkeits-Drehteilefertigung genormte Zusammensetzung erklärt, warum sich Automatenmessing deutlich von Schmiede- oder Gussmessing unterscheidet, die je nach Verwendungszweck anders zusammengesetzt sind.

Hin zu bleifrei: eine regulatorische Entwicklung im Blick behalten

So wirksam Blei für die Zerspanbarkeit auch ist, wirft es bei Anwendungen mit Kontakt zu Trinkwasser oder Lebensmitteln Fragen auf. Die Gesundheitsvorschriften in Frankreich wie in der Europäischen Union schreiben immer niedrigere Bleigehalte für Messingteile in Wassernetzen vor, mit Anforderungen an eine hygienische Zertifizierung (etwa ACS in Frankreich) für Anschlussstücke und Armaturen.

Diese Entwicklung hat bleifreie oder sehr bleiarme Messingsorten hervorgebracht, insbesondere Siliziummessing (wie EcoBrass, CW724R), das eine gute Zerspanbarkeit behält – in der Größenordnung von 80 bis 90 % der von CW614N. Die Wahl zwischen einer klassischen und einer bleifreien Werkstoffsorte hängt direkt von der Endanwendung des Messingteils und den dafür geltenden Gesundheitsvorschriften ab.

Werkstoffsorten und Varianten von Automatenmessing

Der Begriff „Automatenmessing“ umfasst in Wirklichkeit mehrere Werkstoffsorten, die jeweils einen anderen Kompromiss zwischen Zerspanbarkeit, Kosten, Korrosionsbeständigkeit und Konformität mit Vorschriften darstellen:

• CW614N (CuZn39Pb3): die Referenzsorte, die in der großen Mehrheit der Anwendungen der Messing-Drehteilefertigung eingesetzt wird. Sie bietet das beste Gleichgewicht zwischen Zerspanbarkeit, mechanischer Festigkeit und allgemeiner Korrosionsbeständigkeit.
• CW603N (CuZn36Pb3): zinkreicher und damit günstiger im Material, allerdings mit etwas geringerer Korrosionsbeständigkeit. Eingesetzt für weniger exponierte Teile oder bei knappem Materialbudget.
• CW602N / CW511L (entzinkungsbeständige Messingsorten, DZR): mit einem Inhibitor (meist Arsen) legiert, um das Entzinkungsrisiko zu begrenzen. Unverzichtbar für Armaturen und Trinkwasser-Anschlussstücke unter anspruchsvollen Bedingungen.
• CuZn40Pb2 (CW617N): geringerer Bleigehalt als CW614N, ein Mittelweg zwischen Zerspanbarkeit und Umweltanforderungen.
• EcoBrass und andere bleifreie Siliziummessingsorten (CW724R): die Antwort auf die strengsten Bleivorschriften, mit einer Zerspanbarkeit nahe der von klassischem Automatenmessing.

Die Wahl der Werkstoffsorte beschränkt sich daher nie allein auf die Zerspanbarkeit: Die Endanwendung des Teils, sein Einsatzumfeld und die geltenden Gesundheits- oder Umweltvorschriften beeinflussen die Entscheidung ebenso.

Industrielle Anwendungen von Drehteilen aus Messing

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

• Armaturen und Anschlussstücke: der wichtigste Absatzmarkt für Messing-Drehteile. Ventile, Sanitär-Anschlussstücke, Armaturengrundkörper und Endstücke nutzen sowohl die Korrosionsbeständigkeit in wässrigen Medien als auch die durch präzise Bearbeitung erzielte Dichtheit.
• Elektrische Verbindungstechnik: Hülsen, Klemmen, Kontakte und Steckverbinder profitieren von der elektrischen Leitfähigkeit des Messings in Verbindung mit seiner mechanischen Festigkeit und guten Formbarkeit.
• Automobil: Sensoren, Anschlussstücke für Kraftstoff- oder Klimakreisläufe, Einlegeteile und Komponenten der Bordverbindungstechnik, bei denen die Maßhaltigkeit in der Großserie entscheidend ist.
• Beschläge und Dekoration: Schlösser, Griffe, Möbelkomponenten und Dekorationsartikel, bei denen die goldene Optik des Messings um ihrer selbst willen geschätzt wird, ohne Oberflächenbehandlung.
• Gas und Industriefluide: Anschlussstücke und Komponenten für Gaskreisläufe, bei denen Korrosionsbeständigkeit und Dichtheit der Drehteile entscheidend sind.
• Uhrenindustrie und Präzisionsinstrumente: direktes Erbe des Arvetals, wo die Drehteilefertigung aus Messing historisch der Herstellung von Ritzeln, Schrauben und Uhrwerkskomponenten diente, bevor sie sich auf Präzisionsinstrumente ausweitete. JACQUEMOUX DÉCOLLETAGE fertigt keine Uhrenteile: Dieses historische Know-how bleibt dennoch das Fundament, auf dem unsere Expertise in der Messing-Drehteilefertigung aufgebaut ist.

Die Messing-Expertise von JACQUEMOUX DÉCOLLETAGE

Seit 1960 stützen wir unsere Antwort auf die Anforderungen der Messing-Drehteilefertigung auf einige konkrete Stärken:

• Eine historische Verwurzelung im Werkstoff: Als im Arvetal ansässiges Unternehmen tragen wir dieses technische Erbe in unserer Werkstattkultur.
• Ein vollständiger Maschinenpark: 25 CNC-Drehmaschinen mit feststehendem oder beweglichem Spindelstock, 10 kurvengesteuerte Mehrspindeldrehautomaten und 24 kurvengesteuerte Einspindeldrehautomaten – für Großserien einfacher Teile ebenso wie für komplexe Geometrien, von Ø 2 bis 60 mm ab Stange und bis Ø 150 mm ab Rohling.
• Drei Qualitätszertifizierungen: ISO 9001, IATF 16949 (Automobil) und ISO 14001 (Umwelt), Garanten für dokumentierte Prozesse und eine von Los zu Los reproduzierbare Qualität.
• Beherrschung der Werkstoffsorten: vom klassischen CW614N bis zu bleifreien Sorten für die am strengsten regulierten Sanitäranwendungen unterstützen wir Sie bei der Wahl der Werkstoffsorte entsprechend Ihrem Lastenheft.
• Ein Service für Prototypenbau und Vorserie: um eine Geometrie oder Werkstoffsorte vor dem Fertigungslos in Großserie zu validieren und Ihr Projekt bereits in der Konstruktionsphase abzusichern.

Ihre Fragen zur Drehteilefertigung aus Messing

Warum gilt Messing als Referenzwerkstoff in der Drehteilefertigung?

Weil seine Zusammensetzung ihm eine außergewöhnliche Zerspanbarkeit verleiht: kurze, von selbst brechende Späne, geringe Schnittkräfte, hohe Schnittgeschwindigkeiten und geringer Werkzeugverschleiß. Aus diesem Grund wird die Zerspanbarkeit aller anderen Metalle der Drehteilefertigung traditionell in Prozent im Verhältnis zu Automatenmessing angegeben.

Gibt es bleifreies Automatenmessing?

Ja. Angesichts der gesetzlichen Anforderungen an Anwendungen mit Kontakt zu Trinkwasser oder Lebensmitteln wurden bleifreie oder sehr bleiarme Werkstoffsorten entwickelt, insbesondere Siliziummessing wie EcoBrass (CW724R). Ihre Zerspanbarkeit liegt nahe an der von klassischem Automatenmessing, sodass sich Hygienenormen erfüllen lassen, ohne auf Produktivität zu verzichten.

Sind Messing-Drehteile in Wasserkreisläufen korrosionsbeständig?

Im Großen und Ganzen ja, jedoch mit besonderem Augenmerk auf die Entzinkung, eine selektive Korrosion, die bestimmte Messingsorten in aggressiven oder stehenden wässrigen Medien betreffen kann. Für Armaturen und Trinkwasser-Anschlussstücke, die diesem Risiko ausgesetzt sind, sollten DZR-Sorten (entzinkungsbeständig) bevorzugt werden, die mit einem speziellen Inhibitor legiert sind.

Welche Industriezweige setzen Messing-Drehteile am häufigsten ein?

Armaturen und Fluid-Anschlussstücke stehen an erster Stelle, gefolgt von elektrischer Verbindungstechnik, Automobil und Uhrenindustrie. Dekorative Beschläge und Gas-Anschlussstücke ergänzen die wichtigsten Absatzmärkte für Messing-Drehteile.

Sie planen ein Projekt mit Messing-Drehteilen?

Von der Festlegung der Werkstoffsorte bis zur Lieferung Ihrer Fertigteile prüft das technische Team von JACQUEMOUX DÉCOLLETAGE Ihr Lastenheft und schlägt Ihnen eine Lösung vor, die auf Ihre Maßanforderungen, Ihre Stückzahlen und Ihre regulatorischen Vorgaben abgestimmt ist.

Kontaktieren Sie JACQUEMOUX DÉCOLLETAGE für ein präzises Angebot und eine fachkundige Begleitung Ihrer Messingteile.