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Autor Thema:  Material für Kontaktstifte (275 mal gelesen)
Alexander78
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erstellt am: 13. Jan. 2023 08:07    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach einem geeigneten Material für
Kontaktstifte. Beim Falltrommeltest verformen sich diese aktuell extrem und entsprechen nach Abschluss der Prüfung nicht mehr der Norm.
Aktuell wird eine Legierung mit einer Streckgrenze von ca. 400 MPa eingesetzt. Die Kontaktstifte ( Halbzeug auf Coil ) sollen später durch Zerspanung auf Rundtaktdrehautomaten gefertigt werden. CuBe Legierungen können und sollen nicht eingesetzt werden. Das neue wenn möglich gut zerpanbare Material soll eine Streckgrenze Rp 0,2 von ca. 700 MPa aufweisen.

Vorab vielen Dank

Gruß Alexander


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N.Lesch
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WF 4

erstellt am: 13. Jan. 2023 09:09    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Alexander78 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo, es kommt hier auf die Stromstärke und Temperatur an.
Am billigsten ist Stahl, wenn das von der Leitfähigkeit her ausreicht.
Eine Oberfläche ist so wie so notwenidg, deswegen kann der Stahl nicht rosten.

------------------
Klaus

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ulrix
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erstellt am: 14. Jan. 2023 13:28    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Alexander78 10 Unities + Antwort hilfreich

Laut diesem Link lassen sich mit Zinnbronze Streckgrenzen deutlich über 700 N/mm² erreichen. Die Liste ist auf den ersten Blick nicht ganz leicht zu lesen, weil die verschiedenen Varianten von CuSn6 und CuSn8 sich jeweils über anderthalb Seiten erstrecken.

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N.Lesch
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WF 4

erstellt am: 14. Jan. 2023 18:41    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Alexander78 10 Unities + Antwort hilfreich

Sn ist aber ca. 3 mal so teuer wie CU und hat eine erbärmliche Leitfähigkeit. 
CuSn6 ist zwar sehr verbreitet , aber die Leitfähigket ist gleich der von Fe.
CuSn8 leitet dann noch schlechter und ist noch teuerer.
CuSn6 ist bei 700 MPa aber knüppelhart. 
In dem Link fehlen die Reißdehnung und der Biegeradius.
Vollständige Informationen über Kuperlegierungen gibt es bei Wieland oder Stoll /KME oder auch beim Kupferinstitut.
Da Stifte meistens rund sind und bearbeitet werden, landet man schnell bei CuZnPb3 und hat dann wieder Diskussionen wg. Pb.
https://kupfer.de/wp-content/uploads/2019/11/CuSn6-1.pdf

Deswegen meine Frage nach dem Strom und der Hinweis auf Stahl.
Edit: Die Autokorrektur will das u bei Kupfer nicht klein schreiben.
Klaus

[Diese Nachricht wurde von N.Lesch am 14. Jan. 2023 editiert.]

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Alexander78
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erstellt am: 16. Jan. 2023 07:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Erstmal Danke für eure Antworten.

Die Leitfähigkeit sollte so zwischen 12-15 MS/m liegen.
Dies würde mir für Erwämungsprüfungen genügen. Über den Kontaktstift
laufen je nach Ausführung 10 - 16 A.

Mein Problem liegt bei der mechanischen Festigkeit.
Nach der Falltrommelprüfung sind meine Kontaktstifte extrem verformt.
Geometrisch kann ich da leider nichts mehr verbessern. Der Stecker hat
so ca. 98 g und muss 1000 Fallungen auf einer Stahlplatte überstehen.
Die Stifte ragen 19 mm von der Bodenfläche des Steckers heraus.

Der Steckerstift von einem Mitbewerber weist ein Zugfestigkeit von 510 - 530 MPa auf.
Dies hätte unser bereits eingesetztes Material auch. Das E-Modul vom aktuellen Material
liegt bei 100 GPa. Hätte ich evtl. eine geringere Verformung der Stifte bei einem Material mit
höherem E-Modul ?

Vielleicht könnt ihr mir noch alternative Materialien empfehlen.
Spinodallegierung gibt es ja auch noch. Doch ich denke mal der
Preis wird hier extrem hoch sei.

Gruß Alexander

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[Diese Nachricht wurde von Alexander78 am 16. Jan. 2023 editiert.]

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N.Lesch
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erstellt am: 16. Jan. 2023 17:41    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Alexander78 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo, hier bekommst Du beides:
https://www.wieland.com/content/download/12517/file/K55_RP_DE.pdf
Streckgrenze mit 700 MPa und eine gute Leitfähigkeit.
Die Reißdehnung ist dann auch noch bei 5 % , das ist nicht ganz spröde.
Die Mindestmenge für eine Charge war bei Wieland ca. 1600 kg.
Das gleiche Material gibt es auch bei KME unter Stoll 76 M , oder so ähnlich.
Der reine Metallpreis ist auch billiger als CuSn6.
Als Oberfläche wird Sn nicht ausreichen, weil die sich zu viel erwärmt bei dem hohen Strom. 
Da würde ich Ag nehmen.


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Klaus

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Günstig wäre CuZn ( Messing ) das erreicht aber die Festigkeit nicht.
Falls Du noch mehr Informationen benötigst, wende Dich an eine der genannten Firmen.

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Klaus

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Zitat:
Original erstellt von Alexander78:
Der Steckerstift von einem Mitbewerber weist ein Zugfestigkeit von 510 - 530 MPa auf.

Und wie sehen die nach der Falltrommelprüfung aus?

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erstellt am: 16. Jan. 2023 20:21    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Alexander78 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Temperatur haben wir noch vergessen. Bis max. 80° C ( kurzzeitig ) sollte da nicht passieren.

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Alexander78
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erstellt am: 17. Jan. 2023 07:13    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Eine Frage hätte ich noch.

Den Steckerstift von einem Mitbewerber habe ich ja vorliegen.
Kann man Anhand von einer Materialanalyse( Spektralanalyse oder ähnliches ) durch Aufschlüsselung der einzelnen Legierungsbestandteile das Material bestimmen ?

Der vom Mitbewerber verbaute Steckerstift erfüllt nämlich die
Falltrommelprüfung.

Gruß Alexander

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erstellt am: 17. Jan. 2023 07:36    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Das ist ja das komische,

über die Härtewerte der Brinellprüfung habe ich diese
in Rm umgewandelt. Der Werkstoff hatte hier zwischen 150 - 155 HRB.

Also eine Zugfestigkeit von ca. 510 - 530 MPa

Deswegen stehe ich hier auch bisschen auf den Schlauch.

Unsere eingesetzten Materialien haben ja ähnliche Zugfestigkeiten und  ein E-Modul von 100 - 103 GPa.

Eine höheres E-Modul heißt doch dass das Material gegen Verformung steifer ist, oder ? Was sagt denn ein Höherer E-Modul bei gleichbleibenden Zugfestigkeitswerten über den Werkstoff aus ?

Im Internet bin ich auch auf das Material CuCrZr gestoßen. Dieser hätte bei einer Zugfestigkeit von 470 MPa eine E-Modul von 120 GPa.

Bitte um Info

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erstellt am: 17. Jan. 2023 19:44    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Alexander78 10 Unities + Antwort hilfreich

Mit einer Spektralanalyse kannst Du die Legierung feststellen.
Aber nicht die Festigkeit, und die ist hier entscheidend.

Bei CU-Legierungen ist die Härte in HV üblich.  HRB habe ich jetzt nicht parat.
Bist Du sicher daß Du richtig umgerechnet hast ?
Die Härte bekommt man auch nicht in dem Bereich von 150 bis 155 reproduzierbar hin. 
Kann man aus der Härte überhaupt die Zugfestigkeit ableiten ?
Das sollte nur bei ganz spröden und harten Werkstoffen funktionieren.
Weiter oben hast Du von der Streckgrenze geschrieben.  Die ist hier auch
entscheidend.  Nur bei ganz harten Werkstoffen sind die fast gleich.

" Eine höheres E-Modul heißt doch dass das Material gegen Verformung steifer ist, ... "  Ja aber nur bis zur Streckgrenze.

" Im Internet bin ich auch auf das Material CuCrZr gestoßen. "
Was willst Du denn mit diesem exotischem Zeug ? 
Du benötigst für einen Werkstoff erstens eine Legierung, zweitens eine Festigkeit  oder Härte und drittens ein eine Banddicke oder Profiquerschnitt.  Jetzt kannst Du Dir an drei Fingern abzählen, daß es da nach Adam Riese nichts auf Lager gibt.  Die Mindestmenge für eine Charge ist ca. 800 bis 1600 kg.
Ich nannte doch weiter oben schon ein Material das die Anforderungen besser erfüllt und auch noch günsitg ist. 
Ich würde das Problem geometrisch lösen , den Stift verlängern, eventuell nach innen ins Gehäuse freimachen.  Dann wird er auch elastischer und nimmt mehr Energie auf.
Es gibt auch Stahlstifte die sind außen hart und innen mit CU für Leitzwecke.
Elektromechanik ist ein hartes Geschäft, weil es bei einem Fehler leicht ein großes Feuer gibt.  Wir können und wollen hier auch nur allgemeine Hilfe  leisten.
Für Konkreteres mußt Du dich an eine der beiden Firmen wenden.

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Klaus

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Alexander78
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erstellt am: 18. Jan. 2023 07:06    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Danke für deine Antworten.

Bin schon mit Le *ronze und *ieland in Kontakt getreten.
Bei diesen beziehen wir ja momentan auch schon unsere Materialien.

Vielen Dank nochmal

Gruß Alexander

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