Umformen

Warmumformen

Die Warmumformung von Kupferwerkstoffen erfolgt oberhalb der Rekristallisations-temperatur. Dabei liegen die Rekristallisationstemperaturen für Kupfer und Kupfer-legierungen abhängig von der Werkstoffzusammensetzung zwischen 750 °C und 950 °C. Bei der Warmumformung können infolge der Rekristallisation keine Verfestigungen auftreten, sondern es werden vorhandene Kaltverfestigungen dauernd abgebaut (Weichglühung). Außerdem sinkt im Allgemeinen der Formänderungswiderstand der Metalle mit steigender Temperatur.

Die verschiedenen Kupferwerkstoffe haben unterschiedliche Warmformungseigenschaften. Bei den homogenen, einphasigen Kupferlegierungen nimmt ausgehend von reinem Kupfer mit steigendem Legierungsanteil der Formänderungswiderstand zu. Jedoch haben die heterogenen Legierungen des Systems CuZn bzw. CuAl einen geringeren Formänderungswiderstand, da der neu auftretende β-Mischkristall besser warmumformbar ist als der α-Mischkristall. Die besten Warmformungseigenschaften haben in der Reihenfolge der Eignung heterogenes Messing mit mindestens 37 % Zn-Anteil, unlegiertes Kupfer, und auch CuAl-Legierungen, während CuSn-, CuSnPb-, CuNiZn- und  CuNi-Legierungen schwerer warmumformbar sind. Dabei zeichnet sich Messing im Bereich der β-Phase durch einen sehr niedrigen Formänderungswiderstand aus.

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Kaltumformen

Bei der Kaltumformung, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur stattfindet, steigt die Formänderungsfestigkeit mit zunehmender Umformung an (Kaltverfestigung). Da der α-Mischkristall die besten Kaltformungseigenschaften aufweist, sind neben unlegiertem Kupfer die homogenen Kupferlegierungen am besten kaltformbar. Dabei gilt als Faustformel, dass, mit Ausnahme von Kupfer-Nickel-Legierungen, die Verfestigungsfähigkeit der Kupferwerkstoffe durch die relative Höhe der Festigkeit im weichen Zustand bestimmt wird. Mit zunehmender Kaltumformung nimmt die Festigkeit des Werkstoffes zu, seine Dehnung und damit auch sein Umformvermögen ab.
Ausgezeichnet kaltumformbar sind reines unlegiertes Kupfer und die hoch kupferhaltigen Kupfer-Zink-Legierungen. Aber auch die Kupfer-Nickel-Legierungen, die meisten niedriglegierten Kupferlegierungen und die Kupfer-Zinn-Legierungen lassen sich relativ gut kalt umformen. Schwieriger kaltumformbar sind jedoch die Kupfer-Aluminium-, die hoch blei- oder hoch zinnhaltigen Kupfer-Blei-Zinn-Legierungen und auch Kupfer-Zink-Legierungen mit hohen Zinkgehalten, die β- und (α-β)-Messingsorten.

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Schmieden

Schmieden lassen sich unlegiertes Kupfer, (α-β)-Messing, Kupfer-Zink-Knetlegierungen mit weiteren Zusätzen (Sondermessing), Kupfer-Aluminium-, einige niedriglegierte Kupfer-Knetlegierungen und der Werkstoff CuNi10Fe1Mn. Dabei können diese Werkstoffe sowohl freiform- als auch gesenkgeschmiedet (warmgepresst) werden.

Gesenkschmieden

Beim Gesenkschmieden wird der auf Schmiedetemperatur (Temperatur ≥ Rekristallisations-temperatur) erwärmte Rohling (Butzen), meistens ein Stangenabschnitt, im Zwischenraum eines oberen und unteren Werkzeuges (Gesenkes) in mehreren Stufen umgeformt. Dabei wird der Werkstoff sehr gut durchgeknetet. Beim Hohlschmieden werden Innenkonturen des Werkstückes vorgeformt, um spanende Bearbeitung zu reduzieren. Durch das Einstoßen seitlicher Stahlstempel können die Innenkonturen in größerem Umfang vorgeformt werden.

Schmiedestücke weisen gegenüber vielen anderen Herstellungsverfahren, z.B. Gießen, Spanen, Sintern usw. höhere Festigkeit, bessere Oberflächengüte und ein gleichmäßigeres, feines Gefüge mit einem günstigen Faserverlauf auf. Im Automobilbau haben sich besonders warmgepresste Synchronringe aus dem Werkstoff CuZn37Mn3Al2PbSi (CuZn40Al2) bewährt und durchgesetzt.