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Kontakthalbzeuge

Kontakthalbzeuge

Die Aufgaben elektrischer Kontakte in Schaltanwendungen umfassen das Schließen und Öffnen von Stromkreisen sowie die möglichst verlustfreie Übertragung von Informationen und Strömen im geschlossenen Zustand. In diesem breiten Anwendungsbereich werden unterschiedliche Anforderungen an die Kontaktwerkstoffe gestellt, die von reinem Silber nicht erfüllt werden können. Durch die Entwicklung schmelzmetallurgisch hergestellter Silber-Legierungen und pulvermetallurgisch gefertigter Silber-Verbundwerkstoffe konnte das Eigenschaftsspektrum der Silberbasis-Werkstoffe beträchtlich erweitert werden. So steht heute dem Anwender eine Palette von Silberbasis-Werkstoffen in verschiedenen Halbzeug-Formen zur Verfügung, die dem jeweiligen Einsatzfall optimal angepasst sind.

Einsatzgebiete:

  • Informations- und Datentechnik
  • Kraftfahrzeugelektrik
  • Automatisierungstechnik
  • Steuer- und Regelungstechnik
  • Niederspannungs-Energietechnik
  • Installationstechnik
  • Weiße Ware
Silberdraht auf Rolle

Drähte

Drähte aus Silber bzw. Silberlegierungen (z.B. AgNi0,15, AgCu3, AgPd30), aus pulvermetallurgischen Silber-Basis-Werkstoffen (z.B. Ag/Ni, Ag/SnO₂ , Ag/ZnO) werden durch Strangpressen und anschließende Zieh- und Glühprozesse gefertigt. Sie sind das Ausgangsprodukt zur Fertigung unterschiedlicher Kontakte und Kontaktteile. Alle dargestellten Technologien werden bei DODUCO eingesetzt und es kann jede beliebige Fertigungstiefe bezogen werden.

Typische Drahtdurchmesser und Toleranzen: 0,5 ± 0,01 mm bis 4,5 ± 0,04 mm.

Kontaktniete

DODUCO fertigt Massiv-, Bimetall- und Trimetallkontaktniete für Schalter, Relais und alle Arten von Schaltgeräten zum Übertragen von Energie oder Informationen im Bereich der Automatisierungstechnik, Informations- & Datentechnik, Kraftfahrzeugelektrik, Steuer- und Regelungstechnik und Niederspannungsenergietechnik.

Für unsere weltweit agierenden Kunden produziert DODUCO jährlich mehr als 1,5 Milliarden Niete auf über 100 Nietmaschinen, die zum Teil selbst entwickelt bzw. für Kaltpress- und Warmpressschweißverfahren modifiziert wurden. Darüber hinaus wird die DODUCO-eigene Stanzteileproduktion versorgt.

Zum Einsatz kommen folgende Kontaktwerkstoffe:

zwei Kontaktnieten silber- und kupferfarben stehend und liegend

Massive Kontaktniete

Massive Kontaktniete stellen die ursprüngliche Form von Kontaktniete dar. Ihre Herstellung setzt einen ausreichend verformbaren Kontaktwerkstoff voraus und erfolgt überwiegend auf Spezialmaschinen, abfallfrei und vollautomatisch. Der Draht aus Kontaktmaterial wird dabei in Abschnitte getrennt und daraus durch Pressen der Nietköpfe geformt. Auf diese Weise können Kontaktniete je nach Anwendung mit flacher, kuppiger, runder oder spitzer Kopfform hergestellt werden.

Plattierte Kontaktniete

Bi- oder Trimetallniete, bei denen nur ein Teil des Nietkopfes (Bimetallniet) bzw. auch des Schaftes (Trimetallniet) aus Kontaktmaterial besteht (Rest aus Kupfer), ersetzen aus wirtschaftlichen Gründen ab einem bestimmten, von der jeweiligen Edelmetallnotierung abhängigen Volumen massive Kontakte.  Bi- bzw. Trimetallniete werden ebenfalls vollautomatisch und abfalllos aus Draht hergestellt.

Miniprofile

Miniprofile werden in Relais, Schaltern, Tastern, Kleinstmotoren und Stellgebern als zuverlässige elektrische Kontaktelemente eingesetzt. Sie bestehen aus massivem edelmetallhaltigem Kontaktwerkstoff oder sind aus mehreren Edelmetall- und Unedelmetallschichten aufgebaut.

Die Anwendung von Miniprofilen bietet folgende Vorteile:

  • Edelmetalleinsparung: Optimale Anpassung der Kontaktgröße und der Schichtdicke des Edelmetall-Kontaktwerkstoffes innerhalb enger Maßtoleranzen.
  • Gestaltungsmöglichkeit: Miniprofile können den speziellen Anwendungsfällen in Form und Materialkombination genau angepasst werden.
  • Wirtschaftlichkeit: Die Verarbeitung von Miniprofilen erfolgt durch Horizontalschweißen von Profilabschnitten in hoher Taktfrequenz.

Ausführungsformen

Die Abbildung zeigt eine typische Ausführungsform von Miniprofilen. Die Festlegung auf ein spezielles Kontaktprofil bezüglich seiner Form und Größe richtet sich nach den Anforderungen an das elektromechanische Bauteil.

Basiswerkstoffe

Durch die Wahl des Basiswerkstoffs an der Unterseite und dessen Profilierung wird eine optimale Schweißverbindung ermöglicht. Beides führt zu einer Optimierung der Schweißwärme am Übergang des Profil-Trägers. Aus diesem Grund weisen die Basiswerkstoffe wie z.B. CuNi9Sn2, CuSn6, CuNi44, Ni eine vergleichsweise geringe elektrische und thermische Leitfähigkeit auf. Bei der Herstellung der Profile müssen die unterschiedlichen Verfestigungseigenschaften der Basiswerkstoffe mit den Kontaktwerkstoffen abgestimmt werden. Miniprofile können zusätzlich mit einer Lotschicht, vorzugsweise mit Lot L-Ag15P, beschichtet werden. Die Dicke der Lotschicht beträgt > 0,015 mm. Durch diese Beschichtung wird ein hoher Bindungsanteil zwischen Profil und Träger erreicht.

Profilunterseite

Miniprofile werden durch Widerstandsschweißen oder Kurzzeitlöten mit dem Trägerwerkstoff verbunden. Zwei Formen der Profilierung haben sich als zweckmäßig erwiesen, wobei insbesondere Schweißrippen die bevorzugte Variante darstellen:

  • Schweißrippen: Die Anzahl der Schweißrippen, deren Form, Höhe und Breite richtet sich nach der Basisbreite des Kontaktprofils.
  • Schweißrauten: Sie sind meist auf drei Linien in Richtung der Profilachse angeordnet. Kennzeichnende Parameter der Rauten sind Winkel, Breite und Höhe.

Aufschweißen von Miniprofilen

Die Zuverlässigkeit der Schweißverbindung ist von folgenden Einflussgrößen abhängig:

  • Werkstoff der Kontakt- und Profilunterseite
  • Größe des aufzuschweißenden Profils
  • Form und Anzahl der Schweißrippen
  • Trägerwerkstoff
  • Beschichtung des Trägerbandes
  • Abmessungen und Geometrie des gestanzten Trägerbandes
  • Oberflächenreinheit der Schweißpartner
  • Werkstoff und Geometrie der Schweißelektroden
  • Mechanische und elektrische Parameter der Schweißeinrichtung

Abmessungen und Toleranzen

Folgende Richtwerte für die Basisbreite und die Höhe der Miniprofile von DODUCO sind üblich:

Profil-Breite: > 0,50 +/- 0,020 mm,

Profil-Höhe:  >  0,25 +/- 0,005  mm.

Die Dicke der durch PVD-Beschichtung aufgebrachten Kontaktschichten auf Gold-Basis liegt je nach Anforderung im Bereich von 0,2 bis 5 μm, die Dickentoleranz beträgt ca. +/- 10 %.

Kontaktplättchen

In Schaltgeräten der Energietechnik werden häufig Kontaktplättchen oder –formteile eingesetzt, die meist durch Löten oder Schweißen auf Kontaktträger aufgebracht werden. Die Plättchen und Formteile werden je nach Kontaktwerkstoff in unterschiedlichen Verfahren hergestellt.

Die am häufigsten verwendeten Fertigungsverfahren sind:

  • Stanzen aus Bändern, Streifen und Profilen
  • Trennen aus stranggepressten Stangen
  • Pressen, Sintern und Tränken
  • Pressen, Sintern und Nachpressen
  • Pressen und Sintern
zwei silbrige Kontaktplättchen, jeweils stehend und liegend
Bimetall-Band Überlappverbund (kupfer- und silberfarben) stehend

Bänder und Kontakthalbzeuge

Bänder besitzen deutlich größere Außenabmessungen als z.B. Profile, die Fertigungsverfahren sind dagegen ähnlich. Die Halbzeuge und daraus gefertigte Kontaktauflagen sind in der Regel für höhere Schaltlasten ausgelegt. Die Kontaktwerkstoffe sind durchweg auf Silber-Basis. Die Beschaffenheit der Unterseite des Halbzeugs richtet sich nach der Verarbeitungstechnologie und dem eingesetzten Trägerwerkstoff.

Fertigungstechnologie Kaltwalzplattieren

Beide Komponenten, der Kontakt- und der Trägerwerkstoff, werden als Endlosband verarbeitet. Die Verbindung zwischen beiden Komponenten wird ohne äußere Wärmezufuhr durch einen Umformungsgrad der Komponenten und nach geeigneter Vorbehandlung der Oberflächen direkt vor dem Plattier-Vorgang erreicht.

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Oliver Lutz

Vertrieb Kontakthalbzeuge

Tel.: + 49 (0) 7231 602-566
Mail: olutz@doduco.net

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