Arbeiten Sie an einem speziellen Projekt und benötigen kurzfristig ein passgenaues Kupferteil? Dann ist die CNC-Bearbeitung von Kupfer die Lösung. Denn mit diesem Verfahren lassen sich die benötigten Teile schnell herstellen.
Darüber hinaus spart es Ihnen Zeit und Mühe. In diesem Artikel erläutern wir, wie dieser Prozess genau funktioniert. Wir werden auch seine Anwendungen und Vorteile erläutern.
Was ist CNC-Bearbeitung von Kupfer?
CNC-Bearbeitung von Kupfer ist ein Verfahren zur Herstellung hochpräziser Komponenten und Werkzeuge für die Automobil-, Elektronik- und Gesundheitsindustrie. Um die gewünschte Form Ihres Produkts zu erreichen, können Sie Kupfer mithilfe von CNC problemlos schneiden, fräsen, schleifen und bohren.
5 gängige Kupferarten für die CNC-Bearbeitung
Sauerstofffreies Kupfer
Kupfer wird durch ein spezielles Verfahren raffiniert, bei dem Sauerstoff entfernt wird. OFC (Oxygen Free Copper) enthält weniger als 0.001 % Sauerstoff. OFC leitet Strom und Wärme besser und ist daher eine deutlich raffiniertere Verbindung.
OFC lässt sich in zwei weitere Qualitäten unterteilen: C10100 (Oxygen Free Electronic Copper, OFE) und C10200 (Oxygen Free Copper, OF). Erstere ist zu 99.99 % rein und wird in hochsensiblen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt und der Vakuumelektronik eingesetzt. Letztere ist zu 99.95 % rein und wird in hochwertigen Kabeln und industriellen Anwendungen eingesetzt.
Berylliumkupfer
Berylliumkupfer ist eine Kombination aus Kupfer mit einem geringen Anteil Beryllium (ca. 0.5–3 %). Durch die Zugabe von Beryllium und anderen Spurenelementen eignet es sich besser für die Bearbeitung und industrielle Anwendungen. Wenn Sie eine nicht magnetische, korrosionsbeständige und hochleitfähige Legierung wünschen, ist diese Legierung genau das Richtige für Sie.
Es gibt drei Sorten Berylliumkupfer: C17200, C17300 und C17500/510. Berylliumkupfer findet breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, im Gesundheitswesen und in der Verteidigung.
Elektrolytisches Tough Pitch Copper
Dies wird auch als ETP bezeichnet. ETP besteht zu 99.90 % aus reinem Kupfer und enthält durch den Elektrolytraffinationsprozess 0.02–0.04 % Sauerstoff. ETP wird zur Stromübertragung in Transformatoren, Sammelschienen und Schaltanlagen eingesetzt. Es verfügt über eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit. Dank seiner geringen Kosten und seines breiten Anwendungsspektrums ist es leicht zu verwenden.
Tellurkupfer
Tellurkupfer ist eine Kupferlegierung mit einem geringen Telluranteil von bis zu 0.5 %. Dieser geringe Telluranteil macht es ideal für die spanende Bearbeitung. Obwohl die elektrische Leitfähigkeit etwas beeinträchtigt ist, weist es eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Es wird im UNS-System als C14500 klassifiziert. Tellurkupfer findet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, darunter Schweißspitzen, Schaltanlagen, Halbleiter und Vakuumröhrenkomponenten.
Die wichtigsten Vorteile der CNC-Kupferbearbeitung
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Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
Kupfer bildet eine Patinaschicht, die als Schutzschicht weitere Korrosion verhindert. Das bedeutet, dass CNC-gefräste Kupferprodukte definitiv beständig gegen Säuren und Laugen (wie Sulfate, Chloride und Nitrate) sind.
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Einfach zu formen und zu schneiden
Kupfer ist im Vergleich zu anderen Metallen in der Regel weich und lässt sich daher in verschiedene Formen schneiden. Dank seiner hohen Wärmeleitfähigkeit leitet es die Wärme ab und schadet dem Werkzeug somit nicht. Trotz seiner hohen Zerspanbarkeit kann seine gummiartige Beschaffenheit jedoch zu Werkzeugschäden führen. Verwenden Sie daher immer Hartmetall- oder Schnellarbeitsstahlwerkzeuge (HSS).
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Wärmeleitfähigkeit
Es weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit von etwa 385–400 W/mK auf. Dadurch lässt sich Kupfer bei der CNC-Bearbeitung problemlos in die gewünschte Größe und Geometrie bringen. Dies reduziert außerdem den Werkzeugverschleiß, erhält die Maßgenauigkeit, verbessert die Oberflächengüte und ermöglicht hochpräzise Anwendungen.
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Stark und langlebig
Kupfer ist ein robustes und langlebiges Material, das sich ideal für die CNC-Bearbeitung eignet. Obwohl es nicht so stabil wie Eisen oder Stahl ist, lässt es sich in die gewünschte Form biegen, ohne zu brechen.
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Guter Stromfluss
Kupfer ist ein starker elektrischer Leiter. Wenn Sie sich daher für die CNC-Bearbeitung von Kupfer entscheiden, eignet es sich ideal für vielfältige Anwendungen. Sie können Kupfer zur Herstellung von CNC-gefrästen Produkten in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, elektrische Übertragung, Automobilindustrie, erneuerbare Energien und Verteidigung verwenden.
Praktische Anwendungen von Kupfer in CNC-Projekten
- Luft- und Raumfahrt- und Automobilteile
Im Luft-und Raumfahrt In der Automobilindustrie werden Wärmetauscher und Kühlsysteme mittels CNC-Kupferbearbeitung hergestellt. Darüber hinaus werden Mikrowellenkomponenten, Vakuum- und Kryokomponenten sowie elektromagnetische Abschirmstrukturen hergestellt.
Im Automobilindustrie, Batterieverbinder, Sammelschienen, Kühlkörper für Leistungselektronik, Schweißelektroden, Sensoren und Schalterkomponenten. Außerdem Motorwicklungen und Rotoren in Elektrofahrzeugen.
- Sanitärarmaturen
Im Bereich der Sanitärarmaturen werden Kupferrohrverbinder, Winkelstücke, Gewindeadapter, Klemmverschraubungen und Bördelverschraubungen verwendet. Weitere CNC-gefräste Kupfer-Sanitärarmaturen sind Lötverschraubungen und kundenspezifische Wasserverteiler.
- Elektrische Bauteile
Die CNC-Bearbeitung findet vielfältige Anwendung in der Fertigung elektrischer Komponenten. Zu den gängigen CNC-Bearbeitungswerkzeugen zählen Sammelschienen für Schalttafeln, Kupferklemmen, Kabelschuhe, Kühlkörper, HF- und Mikrowellenkomponenten, Batteriekontaktplatten und elektrische Erdungsplatten.
- Wärmetauscher und Heizkörper
In Wärmetauschern und Radiatoren kommen kupferbearbeitete Kupferlamellen, Kupferverteilerblöcke, Kühlplatten für das Flüssigkeitskühlsystem, Kühlertanks und Endkappen zum Einsatz. Darüber hinaus kommen auch Wärmetauscher-Sammelleitungen, Mikrokanal-Wärmetauscher und lötfertige Kupferblöcke zum Einsatz.
- Dekorative Hardware
In der Dekorationsbranche gibt es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, darunter individuelle Türgriffe, Knöpfe, architektonische Zierleisten, Kanten und gravierte Kupfernamensschilder. Darüber hinaus gibt es weitere Anwendungen wie Kupfergitter, luxuriöse Leuchten, individuelle Schubladengriffe und Schrankgriffe.
Wie sich Toleranzen auf die Kupferbearbeitung auswirken
Die Toleranz beschreibt den Grad der Abweichung von den ursprünglichen Abmessungen und Größen. Eine geringe Toleranz bedeutet, dass Sie nur ein kleines Zeitfenster für Abweichungen von den ursprünglichen Abmessungen haben, eine hohe Toleranz bedeutet umgekehrt.
Wenn Sie einen hohen Toleranzwert festlegen, benötigen Sie strenge Überwachung, fortschrittliche Werkzeuge und Kontrolle über die Weichheit des Kupfers und seine Wärmeleitfähigkeit. Enge Toleranzen werden bei der Herstellung hochempfindlicher Teile für die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie die Schifffahrtsindustrie angewendet.
Für die Herstellung dekorativer Beschläge sind geringe Toleranzen von ±0.1 mm akzeptabel. Enge Toleranzen erfordern aufgrund der Verwendung von Hartmetallwerkzeugen und der Einhaltung strenger Richtlinien ein hohes Budget.
Überlegungen, die Sie bei der Kupferbearbeitung kennen sollten
- Kupferqualität
Kupferqualitäten spielen eine wichtige Rolle bei der Festlegung der Prioritäten. Sie müssen wissen, welche Festigkeit, Weichheit, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit Sie für verschiedene Anwendungen benötigen. Verschiedene Kupferlegierungen haben unterschiedliche Qualitäten, wie z. B. OFC, ETP, Tellurkupfer und Berylliumkupfer. Diese Legierungen werden je nach Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt und Weichheit weiter in verschiedene Qualitäten unterteilt.
- Werkzeugauswahl
Die Werkzeugauswahl für die CNC-Kupferbearbeitung hängt von der verwendeten Kupfersorte, dem gewählten Verfahren, der gewünschten Form und der Toleranz ab. Polierte Hartmetallwerkzeuge eignen sich in der Regel für die CNC-Kupferbearbeitung. Auch ZrN-beschichtete Werkzeuge kommen in der CNC-Bearbeitung zum Einsatz.
- Schneidgeschwindigkeit
Dies ist bei der CNC-Bearbeitung von entscheidender Bedeutung, da Kupfer ein weiches und hochleitfähiges Material ist. Die Schnittgeschwindigkeit bestimmt daher die Oberflächengüte, die Bearbeitungseffizienz und die Werkzeugstandzeit. Niedrige Schnittgeschwindigkeiten können Aufbauschneidenbildung verursachen, während hohe Geschwindigkeiten die Reibung verringern und zu einem besseren Produkt führen. Die empfohlene Geschwindigkeit für Hartmetall-Schaftfräser beträgt 200–500 m/min.
- Kühlung und Schmierung
Aufgrund der Wärmeleitfähigkeit leitet sich die Wärme vom Kupfer ab, was zum Anhaften des Kupfers an Werkzeugen führen kann. Durch Kühlen und Schmieren des Kupfers kann der Werkzeugverschleiß reduziert, die Oberflächengüte verbessert und Spanverschweißungen sowie Verstopfungen verhindert werden.
- Chipkontrolle
Die Spankontrolle ist beim CNC-Bearbeitungsprozess von entscheidender Bedeutung. Kupfer ist ein weiches und duktiles Metall, das zur Spanbildung neigt, was letztendlich Werkzeugverschleiß und eine schlechte Oberflächengüte zur Folge hat. Um die Sicherheit zu erhöhen, die Maßgenauigkeit zu gewährleisten und die Prozesseffizienz zu steigern, muss die Spankontrolle unerlässlich sein.
- Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit
Die endgültige Oberflächenbeschaffenheit ist entscheidend für die Leistung und Lebensdauer von Kupferkomponenten. Eine veredelte Oberflächenbeschaffenheit verbessert die elektrische und thermische Leitfähigkeit, verbessert die Abdichtung und die Verbindung mit anderen Teilen und ist zudem korrosionsbeständig.
- Maschinenstabilität
Die Maschine muss präzise arbeiten, um veredelte Kupferkomponenten mit einer besseren Oberflächengüte herzustellen. Schon geringe Vibrationen in der Maschine können zu einer schlechten Oberflächengüte, Werkzeugverschleiß und anderen Problemen führen. Daher müssen Sie Ihre Maschine stets in einem betriebsbereiten und stabilen Zustand halten.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die CNC-Bearbeitung von Kupfer ein leistungsstarkes Verfahren ist, das in vielen Branchen eingesetzt werden kann. Egal, ob Ihr Unternehmen in der Elektronik, der Automobilindustrie oder anderen Branchen tätig ist. Wir sind überzeugt, dass diese intelligente Technologie Ihnen in allen Szenarien helfen kann.
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