Koneistus

Kuparista, messingistä, pronssista, nikkelihopeasta, alumiinipronssista tai muista kupariseoksista valmistetut koneistetut osat ovat tärkeitä rakennuspalikoita jokapäiväisessä elämässämme; keittiön varusteista suurten koneiden laakereihin tai tuuliturbiinien virtakiskoihin

Oikean seoksen valitseminen

Yleensä kovat metalliseokset sopivat paremmin koneistukseen, koska niiden lastut ovat lyhyitä ja hauraita. Pehmeä metalliseos tuottaa pitkiä, pehmeitä lastuja, jotka haittaavat koneistusta ja voivat juuttua työkaluun.

Yleisesti ottaen messinki on yksi koneistukseen parhaiten soveltuvista materiaaleista. Koneistusindeksissä messinkiseos CW614N on indeksiarvoltaan 100, eli se on kaikista metalliseoksista koneistukseen sopivin.

Lyijy ja koneistus

Kupari-lyijyseokset (yleensä pronssi- ja messinkiseokset) soveltuvat koneistukseen huomattavasti paremmin kuin puhdas kupari. Lyijy tuottaa lyhyempiä ja hauraampia lastuja, jotka eivät niin helposti häiritse koneistusta.

Lyijy on kuitenkin haitallista ihmisten terveydelle, ja metallia ollaan vähitellen poistamassa käytöstä. Osana tätä siirtymää lyijyn käyttöä rajoitetaan EU:n RoHS- ja REACH-lainsäädännössä.

Teollisuudessa  on kehitetty useita uusia seoksia, joilla lyijypitoisuutta on minimoitu ja työstettävyyttä maksimoitu. Yksi esimerkki on messinkiseos CW724R, jonka lyijypitoisuus on enintään 0,1 % ja joka täyttää  RoHS- ja REACH-vaatimuksen.

Sorvaus ja jyrsintä

Messinki on ylivoimaisesti helpoimmin työstettävä kupariseos tuntemalla kunkin seoksen ominaisuudet, siten saadaan hyviä tuloksia myös kupari- ja pronssiseoksilla

Puhdas kupari on paitsi pehmeää, myös erinomainen lämmönjohdin, mikä pehmentää materiaalia entisestään. Jotta kappale voidaan työstää tarkasti, on kiinnitettävä huomiota työstönopeuteen ja käytettävä runsaasti leikkuunestettä kitkan vähentämiseksi ja lämmönkehityksen pitämiseksi mahdollisimman vähäisenä. Jos kappale kuumenee liikaa, kupari voi tarttua työkaluun.

Pronssiseokset puolestaan voivat olla suhteellisen kovia ja hauraita ja niissä voi olla jännitteitä. Tämä aiheuttaa päinvastaisen haasteen: osa voi haljeta metallin sisällä syntyvien lämpötilaerojen vuoksi työstön aikana. Ratkaisuna  on seurata nopeutta ja käyttää runsaasti leikkuunestettä lämmön syntymisen vähentämiseksi.

Lävistys

Lävistys on tehokas menetelmä  tehdä reikiä kupariin ja messinkiin. Yksi lävistysmenetelmän käyttökohteista on sähköjakelujärjestelmien virtakiskojen valmistus.

Lävistystä varten metalliseoksen tulee olla pehmeää, mutta ei liian pehmeää. Jos metalliseos on liian kovaa, materiaali voi haljeta, ja jos se on liian pehmeää, siistiä leikkausreunaa on vaikea saada aikaan.

Lävistettäessä on tärkeää kiinnittää huomiota siihen, miten materiaali liikkuu iskun vaikutuksesta. Liian lähellä reunaa tapahtuva lävistys työntää materiaalia ulospäin ja aiheuttaa näkyviä kolhuja reuna-alueille.

Lävistämisen vaihtoehto on poraus. Poraus tuottaa paremman lopputuloksen ilman kuparin muodonmuutosta, mutta menetelmä on kalliimpi.

Jotta tuotteelle löydetään paras mahdollinen ratkaisu, suosittelemme aina, että keskustelet tuotteen  yksityiskohdista Metalcenterin tai alihankkijasi kanssa, etenkin jos osa taivutetaan lävistämisen jälkeen. Autamme suunnittelemaan koneistukseen optimoidun raaka-aineen ja rakenteen.

Vesi- ja laserleikkaus

Vesi- ja laserleikkaus ovat yleisesti käytettyjä menetelmiä ohuiden kuparilevyjen nopeaan ja tehokkaaseen leikkaamiseen. Molemmat menetelmät tarjoavat paljon joustavuutta leikkaamiseen.

Laserleikkauksessa on kuitenkin huomioitava, että kupari voi heijastaa lasersäteen takaisin laitteeseen – tämän välttämiseksi suosittelemme, että otat aina yhteyttä leikkurin valmistajaan ennen kuparin laserleikkausta.

Taivutus ja kylmämuokkaus

Yleisesti ottaen kupariseokset ja lyijyttömät messinkiseokset sopivat erinomaisesti kylmämuokkaukseen, kuten taivutukseen ja syvävetoon. Tästä syystä kuparia ja messinkiä käytetään perinteisesti patruunahylsyissä, jotka vaativat erittäin syvää vetoa, sekä muissa erikoiskomponenteissa, kuten termostaateissa.

Syvävetoon suosittelemme valitsemaan DDQ-materiaalia (deep drawing quality), joka sopii erityisen hyvin syvävetoon. Mitä pehmeämpi ja ohuempi materiaali on, sitä paremmin sitä voidaan taivuttaa ja vetää.

Taivutussäteen nyrkkisäännöt

Kupariseoksille ei ole olemassa virallisia ohjeita oikeasta taivutussäteestä. Nämä yleiset nyrkkisäännöt voivat kuitenkin auttaa välttämään pinnan halkeilua:

Jos taivutussäde on liian pieni, pintaan saattaa ilmestyä halkeamia.

Kuparin hitsaus

Kupari- ja messinkiosat soveltuvat hitsaukseen, mutta niiden korkea lämmönjohtavuus voi aiheuttaa haasteita. Jotta lämpö ei johtuisi materiaaliin liian nopeasti, työstettävä kappale on esilämmitettävä. Näin on helpompi säilyttää riittävä lämpö hitsausalueella ja pitää hitsauslämpötila riittävän korkeana.

Valittaessa seosta hitsausprojektiin, tulisi valita  vähähappinen seos. Suosittelemme CW008A (happivapaa) tai HCP/DHP (CW021A/CW024A).

ETP (CW004A) -tyyppinen seos ei ole vähähappinen. Hitsauksen aikana happi muuttuu vedeksi, mikä voi aiheuttaa vetyhaurastumista.

Puristushitsaus

Puristushitsaus on kuparille tarkoitettu ainutlaatuinen hitsausmenetelmä, jossa ohuet lamellinauhat voidaan hitsata yhteen paineen ja korkeiden lämpötilojen avulla yhtenäiseksi lohkoksi. Näin saadaan aikaan saumaton siirtymäkiinnitys kiinteän kupariliittimen ja joustavien lamellien välille.

Kuten perinteisessä hitsauksessa, myös puristushitsauksessa käytetään yleisesti HCP- ja DHP-seoksia (CW021A ja CW024A).

TIG- ja MIG-hitsaus

Ympäröivän ilman happi ja vety voivat häiritä hitsausprosessia, minkä vuoksi kuparin hitsauksessa tarvitaan suojakaasua. Kuten aiemmin mainittiin, materiaali tulisi esilämmittää ennen hitsausta, jotta lämpötila pysyy riittävän korkeana koko hitsauskohdan alueella. Yleisimmät kuparin hitsausmenetelmät ovat TIG- ja MIG-hitsaus.

TIG on lyhenne sanoista Tungsten Inert Gas, jossa käytetään volframielektrodia. TIG on käsikäyttöinen hitsausmenetelmä, mikä helpottaa sen hallintaa ja siistin lopputuloksen saavuttamista.

MIG on lyhenne sanoista Metal Inert Gas, joka automaattinen hitsausmenetelmä. Menetelmä on huomattavasti nopeampi kuin TIG-hitsaus, mutta vähemmän tarkka.

Punottu ja säikeinen kupari

Kupari on ainutlaatuisella tavalla venytettävissä erittäin ohuiksi langoiksi (0,2 mm). Tämä on suuri etu sähkökäytössä, sillä se mahdollistaa hyvin joustavien osien valmistuksen.

Punotut tai säikeiset tuotteet valmistetaan punomalla tai kiertämällä yhteen useita satoja tai tuhansia yksittäisiä lankoja. Molemmissa tapauksissa esimerkiksi 1 600 lankaa muodostaa poikkileikkauksen, jonka pinta-ala on noin 50 mm².

Mikä on paras vaihtoehto?

Punotut tuotteet ovat yleisiä johdoissa, kaapeleissa ja muissa teknisissä sovelluksissa. Tällä menetelmällä saadaan aikaan vahva johdin, joka kestää toistuvia taivutuksia ja liikkeitä eri suuntiin. Monisäikeiset virtakiskot ovat yleensä murtumiskestävämpiä kuin punotut virtakiskot, kun taas punotut virtakiskot ovat yleensä joustavampia.

Punottu johto valmistetaan sylinterimäiseksi, ja se voidaan puristaa litteäksi. Kierteinen johto valmistetaan yleensä kiinteästi pyöreäksi, eikä sen muotoa voi muuttaa.

Molemmilla tyypeillä on etunsa ja haittansa, ja paras ratkaisu riippuu kyseisestä asennuksesta.

Juottaminen ja pehmeäjuottaminen

Juottamista käytetään laajalti kuparin ja kupariseosten kanssa, esimerkiksi lämmönvaihtimien valmistuksessa ja sähkökomponenttien kokoonpanossa.

Menetelmä edellyttää juotosainetta, esimerkiksi toista kupariseosta, jonka sulamispiste on alempi kuin liitettävien kappaleiden. Sulanut juotosaine reagoi kappaleiden pinnan kanssa, jolloin ne muodostuvat yhdeksi kappaleeksi.

Juottaminen sopii erityisen hyvin sovelluksiin, joissa materiaali on liian ohutta hitsaamista varten tai hitsaamiseen ei ole tilaa.