Messing, Bronze und Kupfer im Vergleich: Der Unterschied zwischen ihnen

Der Überblick über Kupfer

Die Kupfersorten

Kupfer ist ein bekanntes Metall, das für seine Leitfähigkeit und Vielseitigkeit bekannt ist und das in verschiedenen Qualitäten erhältlich ist. Diese Kupfersorten werden in der Regel aufgrund ihrer Eignung für verschiedene technische Anforderungen ausgewählt, die von einfachen Teilen bis zu komplizierten Systemen reichen können. Hier sind einige der am häufigsten verwendeten Kupferlegierungen aufgeführt:

• Legierung 101: Die sauerstofffreie Eigenschaft dieser Sorte verbessert ihre elektrische Leitfähigkeit und Flexibilität, so dass sie sich für Anwendungen eignet, die diese Eigenschaften erfordern, wie z. B. fortschrittliche Elektronik und feinmechanische Arbeiten.
• Legierung 110 (Elektrolytisches Kupfer): Es hat die höchsten elektrischen und thermischen Leitfähigkeiten unter den Kupfersorten und eine beeindruckende Formbarkeit und Duktilität. Es wird häufig in elektrischen Systemen eingesetzt, bei denen die Effizienz aufrechterhalten werden muss.
• Legierung 122: Diese Legierung weist viele Ähnlichkeiten mit Legierung 110 auf, unterscheidet sich jedoch durch ihre bessere Bearbeitbarkeit, Schweißbarkeit und Formbarkeit. Diese Eigenschaften machen sie ideal für Sanitärarmaturen und industrielle Anwendungen, bei denen eine einfache Verarbeitung wichtig ist.
• Legierung 145 (Tellurkupfer): Diese Kupferlegierung mit einem Tellurgehalt von ca. 0,7 % ist bekannt für ihre hervorragende Bearbeitbarkeit und verbesserte thermische und elektrische Leitfähigkeit in Fällen, die eine hohe Leitfähigkeit, aber komplexe Bearbeitungsvorgänge erfordern.

Die Anwendungen von Kupfer

Aufgrund seiner außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften wird Kupfer in vielen verschiedenen Branchen verwendet, in denen es auf Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit oder Leitfähigkeit ankommt. Einige Schlüsselbereiche, in denen dieses Metall verwendet wird, sind;

• Wärmesenken und Wärmetauscher: Die hervorragende Wärmeleitfähigkeit von Kupfer macht es zu einer bevorzugten Wahl für Kühlkörper oder Wärmetauscher. Wesentliche Komponenten in Computer-Zentraleinheiten (CPUs) bis hin zu großen Anlagen, die Kühl- oder Heizsysteme benötigen, erhöhen die Effizienz, indem sie Überhitzung verhindern.
• Architektonische Komponenten: Bauherren und Architekten sind gleichermaßen von der natürlichen Anziehungskraft und der langen Lebensdauer von Kupfer begeistert. Es wird in großem Umfang für Bedachungen, Fassaden und dekorative Elemente verwendet, um zusätzliche Ästhetik und strukturelle Integrität zu bieten.
• Elektromotoren: Kupfer ist wegen seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit bei der Herstellung von Elektromotoren besser geeignet als andere Metalle. Das bedeutet, dass die Motoren effizient und mit minimalem Energieverlust arbeiten.
• Komponenten für die Telekommunikation: In der Telekommunikationsindustrie werden aus Kupfer Kabel, Drähte und andere wichtige Komponenten hergestellt, die Signale zuverlässig übertragen.
• Anti-Biofouling-Komponenten in U-Booten: Kupfer hat antibakterielle Eigenschaften, die es ideal für U-Boot-Bauteile machen, bei denen Biofouling auftritt. Es trägt dazu bei, die Funktionalität und Betriebsfähigkeit solcher Teile zu erhalten, selbst wenn sie rauen Meeresbedingungen ausgesetzt sind.

Der Überblick über Bronze

Die Güteklassen von Bronze

Unterschiedliche Zusammensetzungen führen zu einer Klassifizierung der Bronzelegierungen in Sorten mit unterschiedlicher Vielseitigkeit und Festigkeit. Zwei häufig verwendete Bronzesorten sind;

• Legierung 932: Diese hoch bleihaltige Zinnbronze wird hauptsächlich zur Herstellung von Buchsen und Unterlegscheiben verwendet. Ihre Zusammensetzung ist auf leichte Bearbeitbarkeit und Haltbarkeit ausgelegt.
• Legierung 954: Diese als Aluminiumbronze bezeichnete Legierung enthält Aluminium, das ihr eine hohe Zähigkeit verleiht. Aufgrund ihrer Festigkeit wird sie häufig für robuste Stützanforderungen wie Industriemaschinen und Anlagen eingesetzt.

Anträge für Bronze

Aufgrund der Eigenschaften, die Legierungen mit sich bringen, kann Bronze in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden. Hier sind einige typische Anwendungen von Bronze:

• Lager und Buchsen: Dies ist eine der am weitesten verbreiteten Verwendungen von Bronze. Aufgrund ihrer überragenden Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird Bronze häufig zur Herstellung von Lagern und Buchsen verwendet, die in Kraftfahrzeugen und Industriemaschinen eingesetzt werden.
• Schiffsausrüstung: Aufgrund seiner Materialeigenschaften eignet sich Bronze für die Herstellung von Schiffsausrüstungen wie Schiffsbeschläge, Propeller, Offshore-Plattformen usw., da es nicht korrosiv ist.
• Bildhauerkunst: Künstler verwenden Bronze häufiger, um Skulpturen zu schaffen, weil sie leicht zu formen ist und nicht so leicht bricht. Einige berühmte historische Skulpturen wurden aus Bronze gefertigt.
• Petrochemische Ausrüstung: In der Öl- und Chemieindustrie erfordern verschiedene Ausrüstungen wie Ventile, Pumpen oder Rohrleitungssysteme gute mechanische Eigenschaften und aluminium- bzw. stahlummantelte Kupferbänder oder -drähte, die aus verzinnten Phosphorbronzen geflochten sind, usw., die von Herstellern von Steckverbindern/Federn verwendet werden, eine höhere Korrosionsbeständigkeit, die hochfeste Bronzen bieten können.
• Elektrische Verbinder: Zu den elektrisch leitenden Materialien gehören mit Titan/Zinn/Silber beschichtetes Kupfer-Beryllium, aluminium- und stahlummantelte Kupferstreifen oder Drähte, die aus verzinnten Phosphorbronzen geflochten sind, usw., die von Herstellern von Steckverbindern/Federn verwendet werden, insbesondere wenn sie oxidationsbeständig sein müssen.
• Komponenten von Transportfahrzeugen“: Getriebelager werden aus hitzebeständigen/korrosionsbeständigen/hochfesten Bronzen hergestellt, genau wie viele andere kritische Komponenten von Flugzeugen und Autos.

Der Überblick über Messing

Klassen von Messing

Messing, eine Metalllegierung, die hauptsächlich aus Kupfer und Zink besteht, ist für seine Vielseitigkeit bekannt und wird je nach der prozentualen Zusammensetzung der Bestandteile in verschiedene Typen eingeteilt. Diese verschiedenen Sorten verändern die Eigenschaften dieser Legierung für bestimmte Anwendungen, insbesondere in der Feinmechanik, im Bauwesen und in der Schifffahrt.

• 260 Legierung (Patronenmessing): 260 Alloy hat hervorragende Kaltverformungseigenschaften und wird außerdem häufig für die Herstellung von Automobilteilen, Befestigungselementen und Munition verwendet. Es bietet Haltbarkeit zu CNC-Prototyp-Bearbeitung und Teil Produktion Felder.
• Legierung 272 (Gelbmessing): Mit einem Zinkgehalt von ca. 33 % fördert die Legierung 272 die Schweißbarkeit, was sie in der industriellen Fertigung, wo starke, zuverlässige Schweißnähte entscheidend sind, sehr wertvoll macht.
• Legierung 330: Diese Legierung enthält wenig Blei, ist daher leicht zu bearbeiten und eignet sich am besten für die Kaltumformung. Aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird es hauptsächlich als Rohrleitungsmaterial verwendet.
• 360 Alloy (Automatenmessing): Die am häufigsten verwendete Messinglegierung, 360 Alloy, hat eine hervorragende Formbarkeit und Bearbeitbarkeit, wodurch sie sich für empfindliche Arbeiten beim Löten oder Hartlöten eignet. Sie wird üblicherweise für die Herstellung kleiner, komplexer Teile wie Fittings, Befestigungselemente und Ventile verwendet.
• 385 Legierung (Architekturmessing): Sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht macht es zu einem geeigneten Werkstoff für architektonische Bauteile, bei denen Schönheit und Langlebigkeit eine entscheidende Rolle spielen.
• Legierung 464 (Marine-Messing): Diese korrosionsbeständige Messinglegierung wurde hauptsächlich für raue Meeresumgebungen entwickelt und wird geschätzt, weil sie Temperaturschwankungen standhalten kann und mit verschiedenen Methoden wie Schweißen, Löten oder Biegen bei Metallarbeiten kompatibel ist. Aus diesem Grund wird es in der Schifffahrt, z. B. im Schiffbau, verwendet.
• 353 Legierung (Uhrenmessing): Es ist bekannt als ein ausgezeichnetes maschinell bearbeitbares Material und wird typischerweise von der Uhrenindustrie bei der Konstruktion von Uhrenelementen verwendet, die präzise und zuverlässig sein müssen.

Anwendungen für Messing

Messing ist eine äußerst vielseitige Metalllegierung, die wegen ihrer ästhetischen Qualitäten und funktionalen Eigenschaften geschätzt wird, die sie für zahlreiche kundenspezifische Anwendungen geeignet machen. Der einzigartige goldene Farbton dieses Materials, der Gold ähnelt, macht es für dekorative Zwecke attraktiver. Im Gegensatz dazu lässt es sich leicht bearbeiten und maschinell verarbeiten, was es ideal für anspruchsvolle Präzisionsarbeiten macht. Im Folgenden werden einige wichtige Anwendungsbereiche für Messing genannt:

• Musikinstrumente: Messing wird bevorzugt, weil seine Klangeigenschaften reiche und resonante Töne erzeugen.
• Schmuck: Es sieht aus wie Gold und wird daher gerne für die Herstellung verschiedener billigerer Schmuckstücke verwendet, die dennoch gut aussehen.
• Sanitärarmaturen: Die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Messing sind perfekte Eigenschaften für Sanitärarmaturen und sorgen für Langlebigkeit und Zuverlässigkeit in Wasserversorgungssystemen.
• Elektronik und elektrische Anschlussklemmen: In der Elektronikindustrie zum Beispiel, wo eine hohe Leitfähigkeit erforderlich ist, wird Messing häufig für elektrische Anschlüsse und Verbindungsstücke verwendet.
• Türverkleidungen – Für architektonische Anwendungen wie Türverkleidungen oder andere Vorrichtungen, bei denen es auf Widerstandsfähigkeit und Ästhetik ankommt, bietet sich Messing an.

Messing vs. Bronze vs. Kupfer: Materialvergleich und Analyse

Zusammensetzung der Elemente

Unter den drei Metallen zeichnet sich Kupfer als einziges natürliches Metall aus. Es ist ein Element, das in der Natur als (Nichteisen-)Metall vorkommt und direkt für viele anwendbare Fertigungstechniken verwendet werden kann. Im Gegensatz dazu sind Messing und Bronze Legierungen und keine reinen Metalle.

Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink, während Bronze aus Kupfer und Zinn besteht, was ihre unterschiedlichen Zusammensetzungen hervorhebt. Für bestimmte industrielle Anwendungen kann Messing durch Zusätze wie Blei, Mangan, Eisen, Silizium und Aluminium angereichert werden. Um die Festigkeit oder Haltbarkeit von Bronze zu erhöhen, kann es auch verschiedene Bestandteile wie Phosphor, Aluminium, Nickel oder Zink enthalten.

Die elementare Zusammensetzung dieser Metalle unterstreicht ihre einzigartigen Verwendungszwecke und Eigenschaften; daher sind sie je nach ihrer Natur auf unterschiedliche Weise hilfreich. Mit anderen Worten: Während Kupfer aufgrund seines natürlichen Vorkommens direkt in verschiedenen Formen verwendet werden kann, können Messing- und Bronzelegierungen ihnen maßgeschneiderte Eigenschaften verleihen, die für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Branchen benötigt werden.

Korrosionsbeständigkeit

Messing hat eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Kupfer und Bronze. Dies macht es ideal für Meeresumgebungen mit hohen Salzwasser-Korrosionsraten. An zweiter Stelle steht Kupfer, das aufgrund seiner Schutzbeschichtungen eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist, während Bronze unter strengen Meeresbedingungen eher weniger effektiv ist.

Messing hat eine geringere Korrosionsbeständigkeit als Bronze oder Kupfer, wenn es salzhaltiger oder feuchter Umgebung ausgesetzt ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Bronze die höchste Korrosionsbeständigkeit aufweist, gefolgt von Kupfer, und Messing die niedrigste.

Gewicht

Der Gewichtsunterschied zwischen Messing, Bronze und Kupfer bestimmt weitgehend die Eignung. Vergleicht man das Gewicht von Bronze und Messing, so zeigt sich, dass diese beiden Metalle in etwa gleich schwer sind, auch wenn man in manchen Fällen das eine dem anderen vorzieht, weil es weniger wiegt.

Sie haben eine Dichte von 8720 kg/cu.m. Messing ist leichter als alle anderen Metalle dieser Gruppe. Bronze hat eine Dichte von 7400-8900 kg/cu.m, während Kupfer seinerseits 8930 kg/cu.m schwer ist.

Die Gewichtshierarchie: Kupfer>Bronze>Messing ist für die Materialauswahl aufgrund der strukturellen Anforderungen und der Kosteneffizienz von Bedeutung.

Härte

Messing hat eine Brinell-Härte von 55 bis 73, was es aufgrund seiner Klangeigenschaften zu einer guten Wahl für mechanische Anwendungen, einschließlich Musikinstrumenten, macht. Dies ist eine andere Art zu sagen, dass Messing verschiedene Zusammensetzungen aufweisen kann, um die Härte zu variieren.

Kupfer hat eine Härte von etwa 35 am unteren Ende und profitiert von dieser Weichheit im Elektro- und Sanitärbereich, wo Verformbarkeit und Leitfähigkeit erforderlich sind. Es ist wichtig zu wissen, dass Kupfer eine Härte von ca. 35 am unteren Ende hat, was es weich genug für elektrische Verbindungen oder Rohre macht.

Von diesen Metallen kann Bronze als das komplexeste Material angesehen werden, das auf der Brinell-Skala einen Wert von 40-420 aufweist. Es ist spröde und haltbar und eignet sich daher ideal als Konstruktionsmaterial, ist aber dennoch bruchgefährdet.

Bearbeitbarkeit

Die Zerspanbarkeit von Bronze und Kupfer liegt in der Regel auf einem anderen Niveau als die von Messing. Die maschinelle Bearbeitung von Kupfer weist eine bessere Zerspanbarkeit und damit eine höhere Flexibilität auf, die einen reibungslosen Ablauf der normalen Fertigungsprozesse ermöglicht. Für viele verschiedene industrielle Prozesse ist die Anpassungsfähigkeit sehr wichtig.

Im Gegensatz dazu ist Bronze steifer, was seine Eignung für verschiedene Bearbeitungsvorgänge einschränkt. Obwohl es gehärtet ist, treten bei der Bearbeitung einige Komplikationen auf, die zu Werkzeugverschleiß und Ineffizienz führen. Die Bearbeitung von Messing ist jedoch schwieriger als die von Bronze oder Kupfer, so dass es am wenigsten zerspanbar ist. Da Messing nicht flexibel genug ist oder sich unter Belastung verbiegt, sind spezielle Techniken oder Werkzeuge erforderlich, um es bei der Bearbeitung effektiv zu handhaben.

Schweißeignung

Es gibt Unterschiede zwischen Kupfer, Bronze und Messing hinsichtlich ihrer Schweißbarkeit. Sauerstofffreies oder desoxidiertes Kupfer weist eine ausgezeichnete Schweißbarkeit durch WIG-MIG-Verfahren auf.

Weichere Messinglegierungen mit geringem Zinkgehalt sind besser schweißbar. Dazu gehören MIG-, WIG- und Silberlöttechniken.

Insbesondere bei Blei kann Bronze eine Herausforderung darstellen, da sie unter Druck zu Rissen neigt. Beim Schweißen von bleifreien Bronzesorten wird am besten das SWAM-Verfahren angewandt, um die Möglichkeit der Rissbildung zu verringern.

Dauerhaftigkeit

Unter Kupfer und Messing gilt Bronze als das haltbarste Metall, da es kaum korrodiert und sich kaum verbiegen lässt. Seine Stärke und Langlebigkeit unterscheiden es von anderen Metallen.

Kupfer ist ebenfalls sehr langlebig, aber flexibler als Bronze, so dass es keine kleinen Risse oder Kratzer bekommt. Es ist auf Langlebigkeit ausgelegt und dennoch einfach zu verwenden.

Messing hat jedoch viele Rissstellen und erodiert schnell, wie kein anderes Material. In Bezug auf die Haltbarkeit ist Bronze > Kupfer > Messing.

Schmelzpunkt

Als eines der weichsten Metalle überhaupt schmilzt Messing bei etwa 927 ºC. Diese herausragende Eigenschaft prädestiniert Messing für detaillierte Arbeiten in der Metallverarbeitung. Der etwas niedrigere Schmelzpunkt (ca. 913 ºC) von Bronze bietet dagegen den Vorteil, dass sich komplizierte Skulpturen und Bauteile leicht gießen lassen.

Da Kupfer einen Schmelzpunkt von etwa 1085 ºC hat, ist es nicht verformbar, was bei industrieller Verwendung eine höhere elektrische Leitfähigkeit und Flexibilität ermöglicht. Der höhere Schmelzpunkt von Kupfer sorgt für Langlebigkeit und Effizienz, insbesondere bei elektrischen Kabeln und hochwertigen Küchengeräten. Daher ist Kupfer in der industriellen und kulinarischen Praxis unverzichtbar.

Festigkeit (Streckgrenze und Zugfestigkeit)

Hinsichtlich der Metallfestigkeit zwischen Messing vs. Bronze vs. Kupfer gibt es signifikante Unterschiede in der Streckgrenze sowie der Zugfestigkeit der einzelnen Materialien, die hier durch ihre Streckgrenzenwerte dargestellt werden: B=125-800 MPa Cu=95-124 MPa bzw. C3=33 MPa, was eindeutig darauf hinweisen sollte, dass dieses Material sehr haltbar ist. Gleichzeitig folgt B als nächstes, da Cu den geringsten Wert aufweist.

Bronze erreicht einen Wert von 350-635 MPa und eignet sich damit für den Kampf gegen Metallermüdung. Messing hat eine Zugfestigkeit von 338-469 MPa, und Kupfer liegt bei 210 MPa. Jedes Material hat seine Vorteile für verschiedene Projekte, die besondere Festigkeiten erfordern.

Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit

Was die elektrische Leitfähigkeit betrifft, so liegt Kupfer mit einem Wert von 100 % an der Spitze, Messing folgt mit etwa 28 % und Bronze mit etwa 15 %. Kupfer steht wegen seines höheren Gehalts an erster Stelle; daher folgen elektrische Anwendungen dieser Reihenfolge: Kupfer>Messing>Bronze.

Was die Wärmeleitfähigkeit betrifft, so lautet die Reihenfolge Bronze>Kupfer>Messing, da Bronze bei diesem Parameter mit einer Spanne von 229 bis 1440 BTU/hr-ft²-ºf besser abschneidet als andere; Kupfer hat mit 223 BTU/hr-ft²-ºf nur einen Wert. Im Gegensatz dazu liegt Messing mit nur einem Wert, nämlich 64 BTU/hr-ft²-ºf, am unteren Ende der Skala. Dies hilft den Anwendern bei der Auswahl von Materialien für Wärmeanwendungen, da einige Eigenschaften mit ihnen verbunden sind.

Wie Sie das geeignete Material für Ihre Werkstücke auswählen

Allgemeine Verwendung

Es ist formbar und kostengünstig, was Messing zur richtigen Wahl für Dinge wie Türklinken und Musikinstrumente macht, da es einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat. Diese Verwendungen können entweder funktional oder dekorativ sein.

Die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Salzwasser ist der Hauptgrund dafür, dass Bronze in der Schifffahrt hervorragend eingesetzt werden kann. Das bedeutet, dass Teile, die rauen Meeresbedingungen ausgesetzt sind, aus Bronze gefertigt sein sollten.

Kupfer wird aufgrund seiner antibakteriellen Eigenschaften, die die Sicherheit bei lebensmittelbezogenen Anwendungen gewährleisten, für Lebensmittelkolben und -erhitzer gewählt.

Bei der Auswahl von Messing, Bronze oder Kupfer für die Bearbeitung von Teilen müssen daher bestimmte Faktoren wie Umweltverträglichkeit, Gesundheitssicherheit und häufige Handhabung berücksichtigt werden. Jedes Material erfüllt diese Anforderungen mit unterschiedlichen Vorteilen.

Grad der Flexibilität

Bei der Auswahl von Werkstoffen für die Bearbeitung von Teilen ist es wichtig, die Besonderheiten von Messing, Bronze und Kupfer zu kennen. Kupfer hat eine hohe Flexibilität, Leitfähigkeit und Elastizität und ist daher für elektrische und thermische Anwendungen geeignet. Messing und Bronze lassen sich sehr gut zerspanen. Aus Messing (Kupfer-Zink-Legierung) lassen sich zum Beispiel korrosionsbeständige Bauteile herstellen. Auch für langlebige Teile wie Lager und Buchsen werden Metalle wie Bronze verwendet, die für ihre Festigkeit und Verschleißfestigkeit bekannt sind. Entscheiden Sie sich anhand dieser Eigenschaften für das am besten geeignete Material für Ihr Projektdesign.

Kosten

Bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe für die Bearbeitung von Teilen sind die Kosten und Eigenschaften von Messing und Bronze zu berücksichtigen; der hohe Anteil an Zink macht es preiswerter, so dass es sich für Projekte mit guter Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit eignet, ebenso wie Kupfer.

Der hohe Zinkanteil macht es preiswerter und ideal für Projekte, die eine gute Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern, wie z. B. elektrische Steckverbinder oder ausgefallene Gegenstände.

Bronze ist aufgrund seiner unglaublichen Festigkeit und überragenden Korrosionsbeständigkeit teurer, weshalb es in Schiffspropellern, einschließlich Tauchlagern, gut einsetzbar ist.

Das teuerste Kupfer verfügt über eine ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, was es zu einem idealen Element für verschiedene Bereiche macht, wie z. B. für elektrische Leitungen oder elektronische Geräte, deren Leistung jederzeit optimal sein muss.

Daher bietet jedes von ihnen einzigartige Vorteile bei der Bearbeitung von Teilen, so dass Sie das jeweilige Material auf die Anforderungen Ihres Projekts abstimmen können.

Schlussfolgerung

Das Wissen um die einzigartigen Eigenschaften von Kupfer, Messing und Bronze hilft bei der Auswahl des geeigneten Materials für bestimmte Anwendungen und erhöht die Haltbarkeit und Effizienz.

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