Kupfer-CNC-Bearbeitung meistern: Legierungen, Überlegungen und Praxisanwendungen

CNC macht Kupferbearbeitung einfacher

Computer Numerical Control (CNC) Maschinen gehören zu den gefragtesten Fertigungstechnologien für Bearbeitungsanwendungen. Dies liegt an ihrer hohen Geschwindigkeit, Genauigkeit, Präzision und Kompatibilität mit verschiedenen Materialien.

Vor allem ist dieser Bearbeitungsservice in der Herstellung verschiedener Materialien zu gewünschten Teilen sehr verbreitet geworden, und Kupfer bildet da keine Ausnahme. Früher war die Kupferbearbeitung mühsam aufgrund seiner hohen Flexibilität, Zähigkeit und Plastizität.

Dennoch hat die CNC-Bearbeitung die Kupferteilebearbeitung erheblich vereinfacht. Dies ist ganz den automatisierten Prozessen bei der Bearbeitung gewünschter Kupferteile zu verdanken.

Kupferlegierungen für die CNC-Bearbeitung

Kupfermaterialien sind eine der Hauptgruppen kommerzieller Metalle. In großem Umfang finden Sie verschiedene Kupferlegierungen für die Kupferteilebearbeitung. Sie weisen unterschiedliche Eigenschaften auf, die für spezifische Bearbeitungsprojekte geeignet sind.

Daher kann die Wahl des richtigen Materials für Ihr Bearbeitungsprojekt knifflig sein, da es mehrere Faktoren beinhaltet.

Dennoch ist die Identifizierung des Materials mit für Ihre Kupferteile geeigneten Eigenschaften der erste Schritt zur Beauftragung der Bearbeitung.

Werfen Sie einen Blick auf die verschiedenen Kupferlegierungen für die CNC-Bearbeitung unten:

1. Reinkupfer

Reinkupfermaterialien sind in der Regel weich und formbar. Die verdünnte Qualität von Reinkupfer enthält eine kleine Menge verschiedener Legierungselemente. Daher hilft dies, eine oder mehrere grundlegende Eigenschaften von Reinkupfer in gewünschte Formen zu verändern. Ebenso erhöht das Hinzufügen anderer Legierungselemente zu dieser Kupferlegierung deren Zähigkeit.

Kommerzielle Reinkupferlegierungen enthalten etwa 0,7 % Gesamtverunreinigungen in ihrer Zusammensetzung. Sie werden durch UNS-Nummern C10100 bis C13000 basierend auf den hinzugefügten Elementen und dem Verunreinigungsgrad bezeichnet.

Reinkupfer eignet sich am besten für die Herstellung elektrischer Geräte. Dazu gehören Verkabelungen und Motoren. Auch findet diese Kupferlegierung Anwendung in Industriemaschinen wie Wärmetauschern.

2. Elektrolytkupfer

Elektrolytisches Hartlot-Kupfer stammt aus Kathodenkupfer. Kathodenkupfer bedeutet Kupfer, das durch Elektrolyse raffiniert wurde.

Im Allgemeinen beinhaltet der Prozess das Einfüllen von Kupferverbindungen in eine Lösung. Dann hilft die Anwendung ausreichender Elektrizität, das Kupfermaterial zu reinigen. Als Ergebnis enthalten die meisten elektrolytischen Kupferlegierungen weniger Verunreinigungen als andere Kupferlegierungen.

Sie werden feststellen, dass C11000 die verbreitetste aller elektrolytischen Kupferlegierungen ist. C11000 enthält normalerweise weniger als 50 Teile pro Million metallische Verunreinigungen, einschließlich Schwefel. Darüber hinaus haben sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit von bis zu 100 % IACS (International Annealed Copper Standard).

Ihre außergewöhnliche Duktilität macht sie für elektrische Anwendungen geeignet. Dazu gehören Wicklungen, Kabel, Drähte und Sammelschienen.

3. Sauerstofffreies Kupfer

Im Vergleich zu anderen Kupferlegierungen haben sauerstofffreie Kupfer die höchste Reinheit. Sie enthalten auch wenig bis keinen Sauerstoffgehalt. In den meisten Fällen umfassen sauerstofffreie Kupferlegierungen viele hochleitfähige elektrische Kupferkomponenten. Dennoch sind C10100 und C10200 die häufigsten.

• C10100, bekannt als sauerstofffreies elektronisches Kupfer (OFE), ist ein Reinkupfer mit etwa 0,0005 % Sauerstoffgehalt. Außerdem ist es die teuerste dieser Kupferlegierungen.
• C10200, auch sauerstofffreies Kupfer (OF) genannt, enthält etwa 0,001 % Sauerstoff. Es hat auch eine hohe elektrische Leitfähigkeit von mindestens 100 % IACS, was nicht besser ist als elektrolytische Kupfermaterialien.

Diese sauerstofffreien Kupfermaterialien werden durch Induktionsschmelzen mit hochwertigem Kathodenkupfer hergestellt. In diesem Herstellungsprozess wird Kathodenkupfer unter nicht-oxidierenden Bedingungen, die durch Graphitbadabdeckung bereitgestellt werden, geschmolzen. Dies hilft, den Wasserstoffgehalt in der Arbeitsatmosphäre zu reduzieren.

Sauerstofffreie Kupfer eignen sich am besten für Hochvakuumelektronik aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit. Dazu gehören Senderöhren und Glas-Metall-Durchführungen.

4. Freischneidende Kupferlegierungen

Dieses Kupfermaterial umfasst verschiedene Legierungselemente. Die nennenswerten Elemente sind Nickel, Zinn, Phosphor und Zink. Das Vorhandensein dieser Elemente erhöht die Zerspanbarkeit dieser Kupferlegierung.

Darüber hinaus umfassen freischneidende Kupfermaterialien Kupferlegierungen wie Bronze und Messing. Beachten Sie Folgendes:

• Bronze ist eine Legierung aus Kupfer, Zinn und Phosphor, bekannt für ihre Härte und Schlagfestigkeit.
• Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink mit außergewöhnlicher Verformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Freischneidende Kupfermaterialien eignen sich für eine breite Palette der Kupferteilebearbeitung. Dazu gehören Münzen, Fackeln, zerspante elektrische Komponenten, Zahnräder, Lager, automobilhydraulische Teile usw.

Vorteile und Nachteile von CNC-Kupferteilen

Die meisten heute verfügbaren CNC-Kupferteile haben spezifische Vor- und Nachteile. Prüfen Sie diese unten:

Vorteile

Im Allgemeinen haben die meisten CNC-Kupferteile gute Zerspanbarkeit, Duktilität und Schlagfestigkeit. Sie weisen auch eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, Korrosions- und Verschleißbeständigkeit auf.

Ein weiterer Vorteil der CNC-Bearbeitung für Kupferteile umfasst gute Umformbarkeit sowohl in heißen als auch kalten Prozessen. Abgesehen davon sind CNC-Kupferteile mit mehreren kosteneffektiven Oberflächenveredelungen kompatibel.

Nachteile

Trotz der rundum positiven Aspekte sind einige Nachteile mit der Bearbeitung von Kupferteilen mit CNC verbunden. Zum Beispiel können nicht alle Kupfermaterialien Prozesse wie Punktschweißen, Lichtbogenschweißen usw. durchlaufen.

Zudem haben verschiedene Kupferlegierungen unterschiedliche Korrosionsbeständigkeitseigenschaften. Daher sind einige CNC-Kupferteile in Atmosphären mit reaktiven Substanzen korrosionsanfällig.

Faktoren bei der CNC-Kupferbearbeitung

CNC-Kupferteile treiben weiterhin die populäre Nachfrage an. Dennoch gibt es einige wichtige Faktoren, die vor der Kupferteilebearbeitung berücksichtigt werden müssen. Sehen Sie sich einige dieser Faktoren unten an:

1. Wahl der richtigen Kupfermateriallegierung

Vor der CNC-Kupferbearbeitung müssen Sie die korrekte Kupfermateriallegierung auswählen, die für Ihre Anwendung am besten geeignet ist. Zum Beispiel ist die Wahl von Reinkupfer zur Herstellung mechanischer Teile unangemessen und teuer. Daher macht die ausgezeichnete Zerspanbarkeit von freischneidendem Kupfer es am besten geeignet.

Außerdem sind sie auch kosteneffektiv. So müssen Sie die für Ihre Kupferteile erforderlichen Eigenschaften prüfen, um die korrekte Kupferlegierung für die Bearbeitung auszuwählen.

2. Design für Fertigbarkeit

Sie müssen auch die Designanforderungen und Spezifikationen vor der Kupferbearbeitung berücksichtigen. Dies hilft Ihnen, die für Ihr hergestelltes Kupferteil benötigte Funktionalität zu erreichen.

Eine Faustregel ist, dass es am besten ist, eine Wandstärke von 0,5 mm beizubehalten, um ästhetische Kupferteile herzustellen. Darüber hinaus können Sie auch einige Design-Best-Practices anwenden. Dazu gehören die Reduzierung der Anzahl der Teileaufspannungen, Maßkontrollen und die Vermeidung tiefer Taschen mit kleinen Radien.

3. Richtige Vorschubgeschwindigkeit einstellen

Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der das Schneidwerkzeug das Werkstück bearbeitet. Daher müssen Sie die korrekte Vorschubgeschwindigkeit vor der Kupferteilebearbeitung einstellen, da sie die Qualität, Lebensdauer und Oberflächenbeschaffenheit des Kupferteils beeinflusst. Zudem leitet Kupfer Wärme schnell. Eine hohe Vorschubgeschwindigkeit kann im Laufe der Zeit den Werkzeugverschleiß erhöhen.

4. Wahl des richtigen Werkzeugmaterials

Viele Kupferlegierungen haben unterschiedliche Zerspanbarkeit und Festigkeit. Daher bleibt die Auswahl des geeigneten Werkzeugmaterials für die Kupferteilebearbeitung essenziell. Außerdem werden Sie feststellen, dass CNC-Stahlbearbeitung in der Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeugen verwendet wird, die in der Kupferbearbeitung eingesetzt werden. Dies hilft, Komplikationen wie Werkzeugverschleiß und Spanbildung zu vermeiden.

Oberflächenveredelung und Nachbearbeitungsoptionen für Kupferteile

Wie der Name schon sagt, sind Oberflächenveredelungen Prozesse nach der Herstellung von Metallteilen. Im Allgemeinen zielen diese Nachbearbeitungen darauf ab, die Oberfläche der Kupferteile zu verändern, um spezifische Eigenschaften zu erhalten und sie ansprechender zu machen.

Im Folgenden sind die Standard-Oberflächenveredelungen aufgeführt, die für Kupferteile anwendbar sind.

Elektropolieren

Beim Elektropolieren wird eine mikroskopische Schicht Material von der Oberfläche der Kupferteile entfernt. Dieses Material beträgt typischerweise zwischen 0,00254 mm und 0,0635 mm Breite. Als Ergebnis hilft diese Nachbearbeitungsmethode, die Oberfläche Ihres fertigen Kupferteils glatter und glänzender zu machen.

Weiterhin kann Elektropolieren helfen, die Korrosionsbeständigkeit fertiger Kupferteile zu verbessern.

Galvanisieren (Electroplating)

Kupfergalvanisierung schützt die äußere Oberfläche Ihrer Kupferteile zusätzlich vor Oxidation. Die Metallbeschichtungen werden ohne Beeinträchtigung ihrer elektrischen und thermischen Leitfähigkeit aufgebracht. Somit hilft dieser Prozess, die Lebensdauer Ihrer Kupferteile zu verlängern.

Strahlverfahren (Media Blasting)

Diese Nachbearbeitungsmethode hilft, Fehler in Ihren hergestellten Kupferteilen zu überdecken. Auch Perlenstrahlen erzeugt eine langlebige, mattere und dezentere Oberfläche.

Techniken für die Kupferteilebearbeitung

Mehrere Metallbearbeitungsdienstleistungen werden in vielen Branchen zur Herstellung von Metallteilen eingesetzt, aber einige Bearbeitungstechniken sind nur für bestimmte Metallmaterialien geeignet. Sie werden zustimmen, dass die Reinkupferbearbeitung anspruchsvoller sein kann als die Messingbearbeitung.

Als Kupferlegierung enthält Messing andere Legierungselemente wie Zink, was es viel einfacher zu bearbeiten macht als die meisten metallischen Materialien. Daher können Sie Kupferlegierungen mit verschiedenen Techniken bearbeiten.

Sehen Sie sich einige der geeigneten Techniken für die Kupferteilebearbeitung unten an:

Fräsen für Kupferteile

CNC-Fräsen ist ein automatisierter Bearbeitungsprozess, der die Bewegung und Vorschubgeschwindigkeit von rotierenden Schneidwerkzeugen steuert. Beim CNC-Fräsen von Kupfer drehen sich die Werkzeuge und bewegen sich über die Oberfläche der Kupfermaterialien. Dann werden die überschüssigen Kupfermaterialien langsam entfernt, bis die benötigte Form und Größe erreicht ist.

CNC-Fräsen ist am häufigsten bei Kupferlegierungen, da sie eine bessere Zerspanbarkeit haben und präzise und komplexe Teile produzieren. Hersteller verwenden oft den 2-Schneiden-Hartmetallschaftfräser für das Kupferfräsen.

Darüber hinaus nutzen Experten diesen Prozess, um verschiedene Designmerkmale für Kupferteile herzustellen. Dazu gehören Nuten, Taschen, Bohrungen, Schlitze, Rillen, ebene Flächen, Konturen usw.

Drehen für Kupferteile

Dieser Fertigungsprozess erfordert das Fixieren der Kupfermaterialien in einer Position. Mehr noch, die dem Werkstück zugeführten Schneidwerkzeuge bleiben stationär. Daher reduziert sich das rotierende Kupfermaterial bei der richtigen eingestellten Geschwindigkeit auf die gewünschte Dimension.

Drehen ist für viele Kupferlegierungen anpassbar und ermöglicht die schnelle Herstellung von hochpräzisen Kupferteilen. Außerdem ist dieser Prozess auch kosteneffektiv. Daher ist CNC-Drehen von Kupfer geeignet für die Herstellung vieler elektronischer und mechanischer Komponenten wie elektrische Drahtverbinder, Ventile, Sammelschienen, Kühler usw.

Anwendungen der CNC-Kupferbearbeitung

CNC-Kupferteile sind in verschiedenen Branchen wertvoll, darunter Elektro, Bauwesen, Transport und Konsumgüterunternehmen.

Im Folgenden sind die Anwendungen der CNC-Kupferbearbeitung aufgeführt:

• Wärmetauscher
• Elektrische Verbinder
• Kühler
• Lager und Zahnräder
• Gas-Schweißdüsen usw.

Kupferbearbeitungsservices bei WayKen

CNC-Kupferteile sind heute für viele verschiedene Anwendungen geeignet. Dennoch sind qualitativ hochwertige Kupferbearbeitungsservices entscheidend, um die Designspezifikationen und -anforderungen für diese Kupferteile zu erfüllen.

Bei WayKen verfügen wir über erfahrene Fachleute, die all Ihre CNC-Kupferbearbeitungsservices übernehmen können. Wir bieten erstklassige CNC-Fräsen- und Drehtechniken für Kupfer, um Ihr spezifisches Produktdesign zu erfüllen.

Kontaktieren Sie uns noch heute für einen persönlichen Supportservice, und Sie erhalten innerhalb von 12 Stunden eine Antwort.

FAQs

Was ist die Schnittgeschwindigkeit für Kupfer?

Sie können verschiedene Schnittgeschwindigkeiten für Kupfermaterialien anwenden. Beachten Sie jedoch, dass dies von der Kupferlegierung und der Bearbeitungsmethode abhängt. Zum Beispiel wird eine Standardschnittgeschwindigkeit von 2000 bis 4000 fpm beim Fräsen von Messing angewendet.

Ist Kupfer leicht zu fräsen?

Die Leichtigkeit des Kupferfräsens variiert je nach der Kupfermateriallegierung, an der Sie arbeiten. Sie werden feststellen, dass Reinkupfer aufgrund seiner hohen Plastizität und Zähigkeit ein kompliziertes Metall zur Bearbeitung ist. Im Gegensatz dazu sind Kupferlegierungen wie Messing aufgrund ihrer verbesserten Zerspanbarkeit viel einfacher zu fräsen.

Welches Legierungselement in Kupfer eignet sich für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung?

Die Legierung von Kupfer mit Elementen wie Zinn, Nickel, Aluminium und Silicium verbessert die Zerspanbarkeit von Kupfer. Daher macht dies es für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geeignet.