C51000 Phosphorbronze
Einführung in C51000-Phosphorbronze
C51000-Phosphorbronze ist eine Kupfer-Zinn-Legierung mit einem geringen Phosphorgehalt, der ihre Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit deutlich verbessert. Sie hebt sich von anderen Kupferlegierungen durch die hervorragende Kombination aus Festigkeit und Flexibilität sowie durch ihre Fähigkeit ab, Ermüdung und Korrosion zu widerstehen. Im Vergleich zu anderen Legierungen bietet C51000-Phosphorbronze eine überlegene Beständigkeit gegen Verschleiß und Korrosion, insbesondere in Meerwasser- und chemischen Umgebungen. Für die Präzisionsbearbeitung ist C51000 aufgrund seiner hohen Zerspanbarkeit und Umformbarkeit ideal.
C51000-Phosphorbronze wird häufig in CNC-gefertigten Teilen wie Federn, Lagern, Buchsen, elektrischen Steckverbindern und anderen Hochleistungskomponenten eingesetzt. Ihre hohe Festigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit machen sie geeignet für anspruchsvolle Anwendungen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie sowie der Elektro- und Energietechnik.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von C51000-Phosphorbronze
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Kupfer (Cu) | 90,0–95,0% | Sorgt für Festigkeit, Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit |
Zinn (Sn) | 4,0–6,0% | Erhöht Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit |
Phosphor (P) | 0,03–0,35% | Verbessert die Verschleißfestigkeit und erhöht die Materialfestigkeit |
Blei (Pb) | ≤0,05% | Verbessert die Zerspanbarkeit und reduziert Reibung während der Bearbeitung |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm/Bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 8,8 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzpunkt | 950–1050°C | ASTM E29 |
Wärmeleitfähigkeit | 60 W/m·K bei 20°C | ASTM E1952 |
Elektrische Leitfähigkeit | 15% IACS bei 20°C | ASTM B193 |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 18 µm/m·°C | ASTM E228 |
Spezifische Wärmekapazität | 380 J/kg·K | ASTM E1269 |
Elastizitätsmodul | 110 GPa | ASTM E111 |
Mechanische Eigenschaften (weichgeglüht)
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 700–800 MPa | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2%) | 450–600 MPa | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | 15–25% | ASTM E8/E8M |
Härte | 90–110 HB | ASTM E10 |
Ermüdungsfestigkeit | ~230 MPa | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Gut | ASTM E23 |
Wesentliche Merkmale von C51000-Phosphorbronze
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
C51000-Phosphorbronze bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in maritimen Umgebungen und bei Kontakt mit Chemikalien. Sie wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine kontinuierliche Exposition gegenüber rauen Bedingungen erfordern, z. B. Meerwasser oder industrielle Chemikalien.
Hohe Festigkeit und Langlebigkeit
Dank hoher Zug- und Streckgrenze ist C51000-Phosphorbronze sehr langlebig und kann erhebliche mechanische Belastungen aufnehmen, wodurch sie sich für Komponenten wie Federn, Buchsen und Lager eignet.
Gute Ermüdungsbeständigkeit
Diese Legierung zeigt eine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit und eignet sich daher für Bauteile, die wiederholten oder zyklischen Belastungen ausgesetzt sind, wie Federn und mechanische Gestänge.
Hohe Verschleißfestigkeit
Der Phosphorgehalt in C51000 erhöht die Verschleißfestigkeit und macht die Legierung zu einer ausgezeichneten Wahl für Komponenten mit ständiger Reibung oder Gleitkontakt, wie Lager und Buchsen.
Hervorragende Zerspanbarkeit
C51000-Phosphorbronze ist für ihre sehr gute Zerspanbarkeit bekannt und ermöglicht Hochgeschwindigkeits-CNC-Bearbeitung sowie eine einfache Umformung zu komplexen Formen ohne nennenswerten Werkzeugverschleiß.
Herausforderungen und Lösungen bei der CNC-Bearbeitung von C51000-Phosphorbronze
Herausforderungen bei der Bearbeitung
Spänebildung C51000-Phosphorbronze erzeugt lange, fadenförmige Späne, die den Bearbeitungsprozess stören können, wenn sie nicht richtig gehandhabt werden.
Lösung: Spanbrecher einsetzen und ausreichend Kühlschmierstoff oder Druckluft verwenden, um Späne während der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung effizient zu entfernen.
Werkzeugverschleiß Obwohl C51000 relativ gut zu bearbeiten ist, kann seine hohe Festigkeit Werkzeugverschleiß verursachen, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsschneiden.
Lösung: Hochleistungs-Hartmetall- oder Keramikwerkzeuge verwenden, um Verschleiß zu minimieren und die Standzeit bei der Bearbeitung zu erhöhen.
Oberflächenqualität Eine feine Oberflächenqualität zu erreichen, kann gelegentlich schwierig sein, da C51000 bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitung zu Gratbildung und rauen Kanten neigt.
Lösung: Scharfe, hochwertige Werkzeuge sowie geeignete Schnittstrategien und Schmierung verwenden, um glatte Oberflächen zu erzielen.
Kaltverfestigung C51000-Phosphorbronze kann kaltverfestigen, wenn zu hohe Schnittgeschwindigkeiten oder zu großer Druck während der Bearbeitung angewendet werden.
Lösung: Moderate Schnittgeschwindigkeiten einhalten, Werkzeuge scharf halten und geeigneten Kühlschmierstoff verwenden, um das Risiko der Kaltverfestigung zu reduzieren.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | Hartmetall- oder Keramikwerkzeuge | Hartmetall und Keramik bieten bessere Verschleißfestigkeit und Schneidleistung. |
Geometrie | Positiver Spanwinkel, scharfe Schneiden | Verbessert den Spanfluss und sorgt für bessere Oberflächenqualitäten. |
Schnittgeschwindigkeit | 150–250 m/min | Reduziert die Wärmeentwicklung und verhindert Materialverformung. |
Vorschub | 0,10–0,20 mm/U | Sorgt für ruhigen Schnitt und reduziert Gratbildung. |
Kühlung | Flutkühlung oder Luftstrahl | Unterstützt die Wärmeabfuhr und verbessert die Oberflächenqualität. |
C51000-Schnittparameter (ISO-513-konform)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 150–200 | 0,15–0,20 | 2,0–3,5 | 25–35 |
Schlichten | 200–250 | 0,05–0,10 | 0,5–1,0 | 30–50 |
Typische Bearbeitungsverfahren für C51000-Phosphorbronze
Bearbeitungsverfahren | Funktion und Vorteil für C51000-Phosphorbronze |
|---|---|
Ideal für hochpräzise und schnelle Bearbeitung von Komponenten wie elektrischen Steckverbindern und Federn. | |
Geeignet zum Erstellen von Nuten, Rillen und komplexen Formen in Bauteilen wie Buchsen und mechanischen Teilen. | |
Wird zum Drehen zylindrischer Teile wie Zahnräder, Lager und Buchsen in mechanischen Systemen verwendet. | |
Ideal zum Herstellen präziser Bohrungen für Befestiger und Komponenten in elektrischen und industriellen Systemen. | |
Sorgt für präzise Innenbearbeitung bei Teilen wie Lagern und Buchsen für mechanische Anwendungen. | |
Erzeugt glatte Oberflächen für Teile, die Verschleiß ausgesetzt sind, wie Wellen und Zahnräder. | |
Ideal zur Fertigung komplexer Bauteile mit mehreren Merkmalen in Luft- und Raumfahrt, Automobil- und Industrieanwendungen. | |
Ermöglicht extrem enge Toleranzen für Hochleistungskomponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik. | |
Wird zur Herstellung komplexer Merkmale und feiner Details in Teilen wie elektrischen Steckverbindern und Federn eingesetzt. |
Oberflächenbehandlung für CNC-Teile aus C51000-Phosphorbronze
Galvanisieren: Erhöht die Korrosionsbeständigkeit und sorgt für eine glänzende Oberfläche bei elektrischen Steckverbindern und anderen Komponenten.
Polieren: Erzielt eine hochglänzende Oberfläche für dekorative Teile und verbessert deren Funktionalität.
Bürsten: Erzeugt satinierte oder matte Oberflächen für Bauteile, die häufig berührt werden, z. B. in Industrie- und Elektroanwendungen.
PVD-Beschichtung: Fügt eine robuste Beschichtung hinzu, die die Verschleißfestigkeit erhöht und die Lebensdauer mechanischer Komponenten verlängert.
Passivierung: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei Teilen, die aggressiven Chemikalien ausgesetzt sind.
Pulverbeschichtung: Bietet eine dicke, schützende Beschichtung – ideal für Teile, die UV-Strahlung und rauen Bedingungen ausgesetzt sind.
Teflon-Beschichtung: Verleiht Antihaft- und Chemikalienbeständigkeit – ideal für mechanische Anwendungen.
Chrombeschichtung: Bietet eine glänzende, langlebige Beschichtung, die Korrosion widersteht und das Erscheinungsbild von Komponenten verbessert.
Industrieanwendungen von C51000-Phosphorbronze
Luft- und Raumfahrtindustrie: Wird zur Herstellung hochfester Komponenten wie Federn, Buchsen und Steckverbindern verwendet.
Elektro & Energie: Ideal für elektrische Komponenten, die hohe Leitfähigkeit und Langlebigkeit erfordern, einschließlich Steckverbinder und Klemmen.
Automobilindustrie: Häufig eingesetzt in Anwendungen wie Zahnrädern, Lagern und anderen Hochleistungskomponenten.
Marineindustrie: Sehr geeignet für Marine-Hardware und Komponenten, die Meerwasser und anderen korrosiven Einflüssen ausgesetzt sind.
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