Blei (Pb) macht Messing, wie auch bei Stählen im Allgemeinen, leicht verarbeitbar (mit niedrigem Schmelzpunkt), verringert die Reibung zwischen Span und Schneidplättchen, sowie den Verschleiß und verbessert schlussendlich die Kontrolle der Späne.
Labortests heben die Eigenschaften der untersuchten Materialien beim Variieren der Legierungszusammensetzung hervor, insbesondere von Blei.
Nachdem die Schneidparameter, der Werkzeugtyp und das Kühlschmiermittel festgelegt wurden, wird als erster der mit der Bildung des Spans verbundene Aspekt untersucht, der bei einer Massenproduktion die Effizienz beeinträchtigen kann.
Die Bildung kurzer Späne ist bei CW614N-Messing optimal, unabhängig von den verwendeten Schneidparametern.
Bei den als CW510L und CW511L klassifizierten Messingtypen hingegen verlängert sich der Span mit abnehmendem Bleiprozentsatz bis zu einer durchgehenden und röhrenförmigen Form.
In diesen Jahren wurden neue Messinglegierungen hergestellt, die andere Legierungselemente enthalten, mit dem Ziel, eine Alternative zu Blei zu finden, wie zum Beispiel Silizium (Si), Arsen (As), Kohlenstoff, usw.
Die am weitesten verbreitete und erfolgreichste Alternative ist CW724R (Ecobrass), bei dem das Vorhandensein von Silizium (Si) das Fehlen von Blei teilweise kompensiert. Dieser Einfluss ist sowohl negativ als auch positiv. Tatsächlich bildet Silizium (Si) Einschlüsse von Oxiden, die eine Zunahme des Verschleißes verursachen. Einschlüsse haben jedoch einen erheblichen Einfluss auf die Verarbeitbarkeit, selbst wenn sie in sehr geringen Prozentsätzen in der Gesamtzusammensetzung vorhanden sind.
Gleichermaßen wurde über die Tests die spezifische Schnittkraft (kc) ermittelt, deren Zunahme, aufgrund einer größeren Reibungskraft im Kontaktbereich zwischen Werkzeug und Werkstück durch das Fehlen von Blei, die Verwendung einer höheren Leistung mit sich bringt, wodurch hohen Temperaturen im Schnittbereich erzeugt werden, die die Standzeit des Werkzeugs verkürzen.
Folglich wird die Effizienz der Maschine, ebenso wie die Effizienz der Werkzeuge beeinträchtigt, verursacht durch die außerplanmäßigen Stopps aufgrund des Vorhandenseins langer Späne.
Nachdem die Auswirkungen der Reduktion von Blei in der Messinglegierung analysiert wurden, ist ein Parameter, der in erster Annäherung die Gesamtheit der analysierten, kritischen Faktoren definieren kann, der Verarbeitbarkeitsindex.
Der hier dargestellte Referenz-Verarbeitbarkeitsindex hat einen Wert von 100%, dargestellt durch CW614N-Messing, mit Bleimengen von 2,5% bis 3,5%.
Die Legierungen mit einem Bleigehalt von 0,2% oder weniger, die auch für die amerikanische Norm geeignet sind, sind CW509L und CW510L mit einem Verarbeitbarkeitsindex von 50%.
Die CW511L-Legierungen mit einem Bleigehalt von 0,2 oder weniger haben dagegen einen Verarbeitbarkeitsindex von 30%.
Schließlich erreicht CW724R, bekannt unter dem Handelsnamen Ecobrass, einen Verarbeitbarkeitsindex von 70%.
Der Verarbeitbarkeitsindex hebt die Eigenschaften von CW724R (Ecobrass) hervor, aber auch die negativen Aspekte müssen berücksichtigt werden.
Tatsächlich sind die Hauptursachen für die Nichtbenutzung von CW724R „Ecobrass“:
Für die Verarbeitung dieser Materialien gibt es diejenigen, die sich nur auf leistungsstärkere Maschinen beschränken, die eine entsprechende Verarbeitung ermöglichen, wenn auch nicht optimal. Für die Herstellung bleifreier Messingprodukte (CW511L, CW510L, CW509L, usw.) muss der ideale Ansatz notwendigerweise neue Verarbeitungstechnologien, neue Werkzeuge und neue Spindeln mit den richtigen Eigenschaften umfassen.
Um der Abriebkraft der neuen Materialien entgegenzuwirken, werden härtere und verschleißfeste Werkzeuge benötigt. Da diese jedoch zerbrechlicher sind, müssen sie auf Spindeln mit hoher Steifigkeit und möglichst auf Arbeitseinheiten mit hydraulischen Schwingungsdämpfungssystemen wie die „HPLM-Hochleistungseinheiten“ von Fa. Picchi installiert werden.
Mit der progressiven Zunahme der Spangröße steigt die erforderliche Leistung, aber die Produktionseffizienz nimmt ab. Es ist daher häufig erforderlich, den Span von Hand zu entfernen, der nicht entsorgt werden kann. Es ist daher unerlässlich, den Span zu verkleinern, und das Werkzeug muss überarbeitet werden. Wenn dies nicht ausreicht, kann man jederzeit auf die PRT511-Technologie zurückgreifen.
