Lisovací díly z měděného a beryliového plechu: Proč si vysokopevnostní vodivé součásti získávají průmyslovou pozornost

S tím, jak se elektrická zařízení stávají kompaktnějšími a mechanické tolerance se zpřísňují, je výběr materiálu pro lisované vodivé součásti stále náročnější. Běžné slitiny mědi mohou poskytovat dobrou elektrickou vodivost, ale aplikace vyžadující vysokou sílu pružiny, odolnost proti únavě, odolnost proti opotřebení a rozměrovou stabilitu často vyžadují jiné materiálové řešení.

Měď beryllium, také známé jako beryliová měď nebo CuBe, přitahuje v těchto aplikacích neustálou pozornost, protože kombinuje vysokou mechanickou pevnost s užitečnou elektrickou a tepelnou vodivostí. Díky těmto vlastnostem jsou lisovací díly z mědi a berylia vhodné pro konektory, součásti relé, spínací kontakty, svorky, pružiny, spony, součásti snímačů a další přesné kovové součásti.

Měď beryllium je slitina na bázi mědi{0}} obsahující berylium jako primární zpevňující prvek. Komerční druhy běžně obsahují přibližně 0,5 % – 3 % berylia, přičemž některé druhy také používají kobalt, nikl nebo jiné legující prvky k úpravě mechanických a elektrických vlastností.

Hlavní výhodou CuBe není pouze jeho jednotlivá vodivost nebo pevnost, ale schopnost získat kombinaci vlastností, které je obtížné dosáhnout s konvenčními slitinami mědi.

V závislosti na kvalitě slitiny a podmínkách tepelného{0}}zpracování může měď beryllium dosáhnout vysoké pevnosti v tahu a tvrdosti při zachování významné elektrické vodivosti. Vodivost běžně spadá do rozsahu přibližně 20 %–60 % IACS pro vysoce-pevnostní třídy, ačkoli skutečná hodnota silně závisí na složení slitiny, tvrdosti a podmínkách stárnutí.

Tato rovnováha je zvláště užitečná pro lisované součásti, které musí současně přenášet elektrický proud a udržovat sílu pružiny nebo mechanický kontaktní tlak.

Výroba přesných měděných beryliových komponentů obvykle začíná s listovým nebo pásovým materiálem dodávaným ve stavu vhodném pro tváření. Materiál pak může být zpracován pomocí lisovacích operací, jako je vysekávání, ohýbání, tvarování, děrování a progresivní-ražba.

Vztah mezi teplotou materiálu a procesem lisování je důležitý.

Měkčí nebo roztokem{0}}upravený stav poskytuje lepší tvarovatelnost a může být výhodný pro složité lisované geometrie. Po tváření může úprava stárnutím zvýšit tvrdost, pevnost v tahu, mez kluzu a pružinové vlastnosti.

Tato sekvence zpracování umožňuje výrobcům oddělit požadavky na tvarování od požadavků na konečný mechanický výkon.

U lisování z beryliové mědi pro elektrický konektor proto musí inženýři zvážit více než jen nominální jakost materiálu. Následující faktory mohou přímo ovlivnit hotovou součást:

• Třída slitiny mědi berylia
• Počáteční temperování a tvrdost
• Tloušťka plechu
• Poloměr ohybu
• Směr lisování vzhledem ke směru válcování materiálu
• Požadovaná síla pružiny
• Teplota stárnutí a doba výdrže
• Rozměrová tolerance po tepelném zpracování
• Požadavky na povrchovou úpravu a pokovení

Tyto parametry by měly být stanoveny společně během návrhu součásti, spíše než vyhodnocovány nezávisle.

Kombinace elektrické vodivosti, mechanické pevnosti, pružinových vlastností a odolnosti proti opotřebení umožňuje použití lisovaných dílů CuBe v několika průmyslových odvětvích.

Součásti relé a spínačů

Lisovací díly z mědi a berylia lze použít pro reléové pružiny, spínací pružiny, elastické kontakty, svorky, spony a další -proudové konstrukční prvky.

Materiál je zvláště důležitý tam, kde součást musí udržovat kontaktní sílu během opakovaných spínacích cyklů při kontrole elektrického odporu.

Konektory a terminály

Přesné lisování CuBe je široce spojováno s komponentami elektrických konektorů.

Konektorové svorky vyžadují řízený kontaktní tlak, rozměrovou konzistenci, vodivost a odolnost proti mechanické únavě. Měď berylium může poskytnout tyto vlastnosti na relativně malé ploše průřezu-.

Mezi typické součásti patří:

• Kontaktní svorky
• Pružinové kontakty
• Konektorové spony
• Přídržné pružiny
• Stínící pružiny
• Baterie a komponenty napájecího konektoru

Elektrické a elektronické pružiny

Díky vysokému limitu pružnosti pro srážení-tvrzené CuBe je vhodný pro miniaturní pružiny a pružinové{1}}elektrické součástky.

To zahrnuje součásti používané v senzorech, spínačích, přístrojové technice, komunikačních zařízeních a kompaktních elektronických sestavách.

Součásti pro odporové svařování

Berylium mědi lze také zvážit pro určité součásti související se svařováním-, kde je vyžadována elektrická vodivost, tepelná vodivost, pevnost a odolnost proti deformaci.

Výběr materiálu musí být přizpůsoben svařovacímu proudu, síle elektrody, pracovnímu cyklu, provozní teplotě a podmínkám chlazení.

Přesné mechanické součásti

Kromě elektrických aplikací může lisování plechů CuBe vyrábět spony, přídržné prvky, membrány, pružné podložky a další přesné součásti vyžadující řízenou elastickou deformaci a rozměrovou stabilitu.

Při navrhování měděného lisovacího dílu BeCu pro příslušenství zásuvek by měl být materiál zvažován společně s procesem lisování.

Tloušťka plechu

Tloušťka ovlivňuje aktuální-únosnost, tuhost, tvářecí sílu, tuhost pružiny a konečné rozměry součástí. Velmi tenké součásti mohou vyžadovat přísnější kontrolu lisovací vůle a výšky otřepů.

Poloměr ohybu

Minimální praktický poloměr ohybu závisí na jakosti slitiny, tvrdosti, tloušťce plechu, směru ohybu a metodě tváření.

Použití příliš malého poloměru může vytvořit lokalizované napětí a zvýšit riziko prasknutí nebo předčasného únavového selhání.

Povolení ražení

Vůle matrice ovlivňuje tvorbu otřepů, kvalitu břitu, rozměrovou přesnost a opotřebení nástroje. Vhodná vůle by měla být určena spíše podle tloušťky materiálu a mechanického stavu než aplikováním jedné hodnoty na všechny třídy CuBe.

Zkreslení tepelného zpracování

Ošetření stárnutím může změnit mechanické vlastnosti a může také ovlivnit rozměry nebo rozložení zbytkového napětí.

U součástí s přísnými rozměrovými požadavky by výrobní sekvence měla zohledňovat vztah mezi lisováním, uvolněním pnutí, stárnutím a výstupní kontrolou.

Povrchová úprava

Lisované komponenty CuBe mohou vyžadovat pokovení v závislosti na elektrických, ekologických nebo kontaktních požadavcích.

Mezi běžné úvahy patří systémy pokovování niklem, cínem, stříbrem nebo zlatem, v závislosti na aplikaci. Tloušťka pokovení, adheze, kontaktní odpor, požadavky na korozi a zamýšlený spojovací povrch by měly být specifikovány jako součást návrhu součásti.

Primární pracovní problém s materiály obsahujícími berylium-souvisí s polétavým prachem, výpary a částicemi, které vznikají během procesů, jako je tavení, broušení, leštění, svařování nebo jiné operace, které mohou uvolňovat dýchatelný materiál obsahující berylium-.

Pevný měděný beryliový plech a hotové lisované komponenty představují odlišný expoziční scénář od procesů, které vytvářejí částice ve vzduchu. Obrábění, broušení, laserové zpracování, svařování a tepelné operace by však měly být hodnoceny podle příslušných průmyslových hygienických kontrol.

V závislosti na výrobním procesu a platných pracovních předpisech může být vyžadováno místní odsávání, odsávání prachu, uzavření procesu, vhodné osobní ochranné prostředky a řízená manipulace s odpadem.

Pro výrobu přesného lisování může minimalizace zbytečných sekundárních operací, které generují částice ve vzduchu, také pomoci snížit expozici na pracovišti.

Inženýři a týmy nákupu mohou odesílat konstrukční výkresy a specifikace výkonu, aby získali přístup k ověřeným výrobním řešením pro přesné lisování a ošetření stárnutím pro vysokou-konzistenciLisovací díly z mědi a beryliave velkovýrobě.