Difference between revisions of "Stanzteile"

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*Welded stamped parts
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*Geschweißte Stanzteile
  
Welded stamped parts can be fabricated by various methods (see also chapter [[Attachment of Single Contact Parts#Welding Processes| Welding Processes]]). Single contact pieces can be attached to pre-stamped or finished stamped strips as weld buttons and wire or profile segments by electrical resistance welding. Contact parts can also be stamped from seam-welded semi-finished strip. Fitting the end application contact materials based on gold, palladium and silver. Depending on the contact material and the design of the finished contact component the contact bottom surface may be consist of a weldable backing material.
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Geschweißte Stanzteile lassen sich nach verschiedenen Verfahren herstellen
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(s. Abschnitt [[Attachment of Single Contact Parts#Welding Processes| Welding Processes]]). Einzel-Kontaktstücke können als Aufschweißkontakte oder als Draht- bzw. Profilabschnitte durch elektrisches Widerstandsschweißen auf
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das massive, vorgestanzte oder fertiggestanzte Trägerband aufgebracht
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werden. Geschweißte Kontaktteile können auch durch Stanzen aus rollennahtgeschweißtem
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Halbzeug hergestellt werden. Zum Einsatz kommen
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entsprechend der Anwendung Kontaktwerkstoffe auf Gold-, Palladium- oder
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Silberbasis. Je nach Kontaktwerkstoff und Form der Kontaktstücke wird die
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Kontaktunterseite mit einer schweißbaren Schicht versehen.
  
*Brazed stamped parts
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*Gelötete Stanzteile
  
Brazed stamped contact assemblies are manufactured by two joining methods (see also chapter [[Attachment of Single Contact Parts#Brazing Processes| Brazing Processes]]). The contact material is either attached by resistance or induction brazing to base metal carriers as prefabricated contact tip or they are stamped from brazed semi-finished toplay strip. It is typical for brazed contact parts that the contact material consists of silver based contact material and a good conducting copper base material with larger cross-sectional area for the usually higher current carrying capacity.
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Gelötete Stanzteile können nach zwei Fügeverfahren hergestellt werden (s.
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Abschnitt [[Attachment of Single Contact Parts#Brazing Processes| Brazing Processes]]). Entweder wird das Kontaktmaterial als Einzelteil z.B. als
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Plättchen mit dem Trägerband oder dem bereits gestanzten Trägerteil durch
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Widerstands- oder Induktionslöten verbunden, oder sie werden aus bereits mit
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Kontaktmaterial belötetem Toplay-Halbzeug gefertigt. Typisch für gelötete
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Stanzteile ist, dass die eingesetzten Kontaktwerkstoffe auf Silberbasis sind und
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der gut leitfähige Trägerwerkstoff auf Kupferbasis wegen der meist höheren
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Strombelastung einen größeren Querschnitt aufweist.
  
*Stamped contact parts with rivets
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*Nietbestückte Stanzteile
  
Riveted stamped contact parts are manufactured with the use of contact rivets which are transferred over suitable feed mechanisms correctly oriented into holes punched into the carrier <xr id="fig:Examples of riveted stamped parts"/><!--(Fig. 3.19)-->. Frequently also wire or wire segments resp. are used which are subsequently coined and formed into the desired contact shape (see also chapter [[Attachment of Single Contact Parts#Mechanical Attachment Processes| Mechanical Attachment Processes]]). Both attachment methods have their distinct advantages. Using composite or tri-metal rivets allows limiting the use of precious metal custom tailored to the volume needed for specific switching requirements. For wire staking the precious metal usage is usually higher but the staking can be performed at significantly higher production rates and the additional rivet making step is eliminated.
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Nietbestückte Stanzteile können durch Verwendung von Kontaktnieten
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hergestellt werden, die mittels entsprechender Fördereinrichtungen lagerichtig
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zugeführt und in gelochte Trägerteile eingepresst werden <xr id="fig:Examples of riveted stamped parts"/><!--(Fig. 3.19)-->. Häufig
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wird auch von Draht bzw. Drahtabschnitten ausgegangen und durch Prägen
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und Formen die gewünschte Kontaktform erzeugt (s. Abschnitt [[Attachment of Single Contact Parts#Mechanical Attachment Processes| Mechanical Attachment Processes]]). Beide
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Bestückungsverfahren weisen spezifische Vorteile auf. Die Verarbeitung von
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Kontaktnieten in Form von Bimetall- oder Trimetallnieten ermöglicht den
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Edelmetalleinsatz auf das für die Schaltfunktion
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erforderliche Volumen zu begrenzen.
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Beim Drahtnieten ist der
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Edelmetalleinsatz größer, der Verarbeitungsprozess
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kann jedoch mit
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deutlich höherer Bestückungsrate
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erfolgen. Außerdem entfällt bei diesem
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Verfahren zusätzlich die Nietfertigung.
 
<figure id="fig:Examples of riveted stamped parts">
 
<figure id="fig:Examples of riveted stamped parts">
[[File:Examples of riveted stamped parts.jpg|right|thumb|Examples of riveted stamped parts]]
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[[File:Examples of riveted stamped parts.jpg|right|thumb|Beispiele für nietbestückte Stanzteile]]
 
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*Pre-mounted component stamped parts
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*Montierte Stanzteile
  
Components stamped parts consist of a minimum of two carrier parts which differ in their material composition and geometrical form and the contact
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Montierte Stanzteile bestehen aus mindestens zwei Trägerteilen, die sich durch
material <xr id="fig:Examples of pre-mounted stamped component parts"/><!--(Fig. 3.20?)-->. The assembly of these components as single pieces or stamping progressions is performed in a stamping die by riveting or coining. To increase the current carrying capacity at the joining area an additional welding step can be added. Depending on the requirements the different properties of the two carrier components can be combined. As an example: the high electrical conductivity of a contact carrier blade is joined with the thermal or mechanical spring properties of a second material to form a functional component. For this process both carrier base materials can also be coated with additional layers of other functional materials.
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die Werkstoffzusammensetzung und geometrische Form von einander unterscheiden
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<xr id="fig:Examples of pre-mounted stamped component parts"/><!--(Fig. 3.20?)-->. Die Verbindung der Einzelteile oder Stanzgitter erfolgt im
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Stanzwerkzeug durch Nieten oder Prägen. Zur Verbesserung der Stromübertragung
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über die Verbindungsstelle werden die Komponenten häufig zusätzlich
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miteinander verschweißt. Je nach Anforderung können unterschiedliche
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Eigenschaften der Einzelkomponenten miteinander kombiniert werden. So
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werden z.B. die hohe elektrische Leitfähigkeit der einen Komponente mit den
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thermischen- oder Federeigenschaften der anderen zu einer Funktionseinheit
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verbunden. Dabei können nach Bedarf beide Trägerteile vorab mit Kontaktmaterial
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beschichtet oder bestückt
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sein.
 
<figure id="fig:Examples of pre-mounted stamped component parts">
 
<figure id="fig:Examples of pre-mounted stamped component parts">
[[File:Examples of pre-mounted stamped component parts.jpg|right|thumb|Examples of pre-mounted stamped component parts]]
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[[File:Examples of pre-mounted stamped component parts.jpg|right|thumb|Beispiele für montierte Stanzteile]]
 
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Stamped parts which are insert molded into or combined with plastic parts are used in electromechanical components (see Chapter [[Electromechanical Components | Electromechanical Components ]]).
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Stanzteile, die mit Kunststoff umspritzt oder montiert sind, finden darüber
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hinaus als elektromechanische Baugruppen Verwendung (Kap. [[Electromechanical Components | Electromechanical Components ]]).
  
=== Stamping Tools===
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===Stanzwerkzeuge===
For the design of stamping tools the latest CAD software systems are used.
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Modern stamping tools usually employ a modular design with integrated dimensional and functional controls <xr id="fig:Progressive die for stamped contact parts"/><!--(Fig. 3.21)-->.  
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Für die Konstruktion von Stanzwerkzeugen kommen modernste CAD-Systeme
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zum Einsatz. Moderne Stanzwerkzeuge werden üblicherweise in Modulbauweise
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erstellt und mit integrierter Maß- und Funktionskontrolle ausgerüstet <xr id="fig:Progressive die for stamped contact parts"/><!--(Fig. 3.21)-->.  
 
<figure id="fig:Progressive die for stamped contact parts">
 
<figure id="fig:Progressive die for stamped contact parts">
[[File:Progressive die for stamped contact parts.jpg|right|thumb|Progressive die for stamped contact parts]]
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[[File:Progressive die for stamped contact parts.jpg|right|thumb|Folgeverbundwerkzeug]]
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</figure> Sie sind je nach Anforderung an die Stanzteile und Stückzahl mit speziellen Stahl- oder Hartmetalleinsätzen bestückt, die zur Erhöhung der Standzeit mit einer Hartstoffschicht z.B. TiN beschichtet sind.
Depending on the requirements on the parts and the volumes they are built with steel or carbide (-steel) inserts which are coated with a wear resistant material such as for example TiN for longer life.
 
  
A special stamping process is precision stamping for contact parts made from thin strip materials with thicknesses in the range of 0.05 2.5 mm. With high capacity stamping technology up to 1400 strokes/min can be reached for high volume parts. During the actual stamping operation frequently other processes such as thread-forming, welding of contact segments and insertion and forming of contacts from wire segments are integrated. Depending on the production volumes these operations can also be performed in multiples.
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Eine spezielle Stanzart ist das Präzisionsstanzen, das überwiegend bei Kontaktteilen
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mit kleinen Abmessungen und Banddicken von 0,05 - 2,5mm zum Einsatz
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kommt. Beim Hochleistungsstanzen werden für sehr hohe Stückzahlen Hubgeschwindigkeiten
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bis 1400 Hub/min erreicht. Im Stanzprozess werden häufig
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weitere Verarbeitungsschritte, wie Gewindeformen, Aufschweißen von Kontaktprofilabschnitten
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und Einpressen von Drahtabschnitten integriert. Diese Operationen können je nach Stückzahl auch mehrfach i
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geführt werden.
  
The quality of the tools used for stamping, like progressive dies and stamp-forming tools is important for the final precision and consistency of the parts. During high speed stamping the tools are exposed to extreme mechanical stresses which must be compensated for to ensure the highest precision over long production runs. With such high quality progressive dies parts of high precision with a cutting width of less than the material thickness and with strict quality requirements for the cutting surfaces can be manufactured.  
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Die Qualität der in der Produktion von Stanzteilen eingesetzten Werkzeuge, wie
To ensure the highest demands on the surface quality of precision contact parts quite often vanishing oils are used as tool lubricants. Cleaning and degreasing operations can also be integrated into the stamping process. Additionally most stamping lines are also equipped with test stations for a 100% dimensional and surface quality control.
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Folgeverbundwerkzeuge oder Stanz-Biege-Werkzeuge, spielt eine entscheidende
During the design of stamping tools for electrical contacts minimizing of process scrap and the possibility to separate the precious metal containing scrap must be considered.
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Rolle, da sie bei sehr hohen Hubzahlen extremen mechanischen Belastungen
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ausgesetzt sind und die damit hergestellten Stanzteile auch nach
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langer Einsatzdauer höchste Präzision aufweisen müssen. So lassen sich mit
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Folgeverbundwerkzeugen Schnitt- und Stegbreiten herstellen, die maßlich die
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Materialdicke unterschreiten und hohen Ansprüchen an die Qualität der
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Schnittfläche genügen.
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Um die hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität der Präzisionsstanzteile zu
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gewährleisten, kommen teilweise selbstverflüchtigende Stanzöle zum Einsatz.
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Daneben können Reinigungs- und Enfettungsanlagen in den Verarbeitungsprozess
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integriert werden. Üblicherweise werden die Stanzlinien zusätzlich mit Prüfeinrichtungen
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zur 100%-igen Maß- und Oberflächenkontrolle bestückt.
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Bei der Konzipierung der Stanzteile muss auf eine Minimierung des verfahrensbedingten
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Abfalls geachtet und die Möglichkeit für die Aufarbeitung von edelmetallhaltigem
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Abfall berücksichtigt werden.
  
 
==Referenzen==
 
==Referenzen==

Revision as of 13:01, 21 September 2014

Stanzteile

Stanzteile für die Kontakttechnik bestehen üblicherweise aus Trägerteilen, auf die nach verschiedenen Verfahren Kontaktmaterial aufgebracht ist Figure 1.

Kontaktbeschichtete und -bestückte, vorgestanzte Bänder und Stanzteile für unterschiedliche Anwendungen

Sie sind wichtige Funktionselemente in einer Vielzahl von Anwendungen in Schaltgeräten und elektromechanischen Bauelementen der Elektrotechnik und Elektronik. Einerseits ermöglichen sie eine weitgehend verlustfreie Stromübertragung und sicheres Schließen und Öffnen von Stromkreisen, andererseits sind die Trägerteile wichtige Konstruktionselemente, die entsprechend den Anforderungen hinsichtlich elektrischer, thermischer, mechanischer und magnetischer Eigenschaften ausgewählt sind.

Die zunehmende Miniaturisierung elektromechanischer Bauelemente erfordert immer mehr Stanzteile mit kleinen geometrischen Abmessungen und sehr hoher Maßgenauigkeit. Derartige Präzisionsstanzteile sind erforderlich, um zuverlässige Schalt- und Verbindungsfunktionen im Bereich der Automobiltechnik zu gewährleisten. In Relais, Schaltern und Steckverbindern der Mess- und Regelungstechnik sowie der Informations- und Datentechnik übertragen sie mit hoher Zuverlässigkeit Signale und Steuerbefehle und sorgen so für einen sicheren Datentransfer zwischen Elektrotechnik und Elektronik.


Ausführungsformen von Stanzteilen

Stanzteile werden als Einzelteile, als vorgestanztes Band oder in Kammform hergestellt. Je nach Anforderung und Verwendungszweck sind Kontakt- und Trägerwerkstoffe sowie die Beschichtungs- und Verbindungstechnik unterschiedlich.

  • Beschichtete Stanzteile

Stanzteile können sowohl selektiv als auch ganzflächig mit Edelmetallen auf Basis von Gold, Palladium und Silber sowie Unedelmetallen wie Zinn, Nickel beschichtet werden.

Bei Stanzteilen, die in großen Stückzahlen z.B. für den Einsatz als elektrische Funktionsbausteine im Kfz zum Einsatz kommen, wird das Schichtmaterial meist im „Reel-to-Reel“- Verfahren aufgebracht, wobei von Vollband oder vorgestanztem Band ausgegangen wird (s. Abschn. Galvanische Beschichtung von Halbzeugen). Häufig wird das vorgestanzte, beschichtete Band in Verbindung mit der Montage des Endproduktes weiterverarbeitet. Alternativ können die fertiggestanzten Einzelteile als Trommel- oder Gestellware beschichtet werden.

Nach galvanischen Verfahren werden dünnste Schichten innerhalb enger Fertigungstoleranzen abgeschieden. Die hohe Verschleißfestigkeit derartiger Schichten ist für viele Anwendungen von Vorteil. Da bereits dünnste Überzüge weitgehend porenfrei sind, eignen sie sich als Korrosionsschutzschicht. Art der Beschichtung sowie Schichtfolge und Dicke der Überzüge z.B. als Funktionsschichten in Steckverbindern werden auf die Anforderungen im Anwendungsfall abgestimmt.

  • Plattierte Stanzteile

Für viele Anwendungen sind dickere Edelmetallschichten oder AlSi-Schichten erforderlich, die auf galvanischem Wege nicht wirtschaftlich auf Trägerwerkstoffe aufgebracht werden können. Häufig kommen funktionsbedingt neben schmelzmetallurgisch hergestellten Werkstoffen auf Gold-, Palladium- und Silberbasis auch Werkstoffe zum Einsatz, die nach pulvermetallurgischen Fertigungsverfahren hergestellt wurden. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen Kontaktwerkstoff und dem meist aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehenden Trägerwerkstoff erfolgt nach verschiedenen mechanischen Plattierverfahren (s. Abschn. Clad Semi-Finished Pre-Materials (Contact-Bimetals)). Auf diese Weise werden auch aluminiumplattierte Bänder hergestellt, bei denen die Aluminiumschicht als bondfähige Oberfläche an der Schnittstelle zwischen elektromechanischen Anschlussstellen und elektronischen Schaltkreisen dient. Die plattierten Halbzeuge können als vorgestanzte Bänder, in Kammform oder als Einzelteile weiterverarbeitet werden Figure 2.

Beispie le für plattierte Stanzteile
  • Geschweißte Stanzteile

Geschweißte Stanzteile lassen sich nach verschiedenen Verfahren herstellen (s. Abschnitt Welding Processes). Einzel-Kontaktstücke können als Aufschweißkontakte oder als Draht- bzw. Profilabschnitte durch elektrisches Widerstandsschweißen auf das massive, vorgestanzte oder fertiggestanzte Trägerband aufgebracht werden. Geschweißte Kontaktteile können auch durch Stanzen aus rollennahtgeschweißtem Halbzeug hergestellt werden. Zum Einsatz kommen entsprechend der Anwendung Kontaktwerkstoffe auf Gold-, Palladium- oder Silberbasis. Je nach Kontaktwerkstoff und Form der Kontaktstücke wird die Kontaktunterseite mit einer schweißbaren Schicht versehen.

  • Gelötete Stanzteile

Gelötete Stanzteile können nach zwei Fügeverfahren hergestellt werden (s. Abschnitt Brazing Processes). Entweder wird das Kontaktmaterial als Einzelteil z.B. als Plättchen mit dem Trägerband oder dem bereits gestanzten Trägerteil durch Widerstands- oder Induktionslöten verbunden, oder sie werden aus bereits mit Kontaktmaterial belötetem Toplay-Halbzeug gefertigt. Typisch für gelötete Stanzteile ist, dass die eingesetzten Kontaktwerkstoffe auf Silberbasis sind und der gut leitfähige Trägerwerkstoff auf Kupferbasis wegen der meist höheren Strombelastung einen größeren Querschnitt aufweist.

  • Nietbestückte Stanzteile

Nietbestückte Stanzteile können durch Verwendung von Kontaktnieten hergestellt werden, die mittels entsprechender Fördereinrichtungen lagerichtig zugeführt und in gelochte Trägerteile eingepresst werden Figure 3. Häufig wird auch von Draht bzw. Drahtabschnitten ausgegangen und durch Prägen und Formen die gewünschte Kontaktform erzeugt (s. Abschnitt Mechanical Attachment Processes). Beide Bestückungsverfahren weisen spezifische Vorteile auf. Die Verarbeitung von Kontaktnieten in Form von Bimetall- oder Trimetallnieten ermöglicht den Edelmetalleinsatz auf das für die Schaltfunktion erforderliche Volumen zu begrenzen. Beim Drahtnieten ist der Edelmetalleinsatz größer, der Verarbeitungsprozess kann jedoch mit deutlich höherer Bestückungsrate erfolgen. Außerdem entfällt bei diesem Verfahren zusätzlich die Nietfertigung.

Beispiele für nietbestückte Stanzteile
  • Montierte Stanzteile

Montierte Stanzteile bestehen aus mindestens zwei Trägerteilen, die sich durch die Werkstoffzusammensetzung und geometrische Form von einander unterscheiden Figure 4. Die Verbindung der Einzelteile oder Stanzgitter erfolgt im Stanzwerkzeug durch Nieten oder Prägen. Zur Verbesserung der Stromübertragung über die Verbindungsstelle werden die Komponenten häufig zusätzlich miteinander verschweißt. Je nach Anforderung können unterschiedliche Eigenschaften der Einzelkomponenten miteinander kombiniert werden. So werden z.B. die hohe elektrische Leitfähigkeit der einen Komponente mit den thermischen- oder Federeigenschaften der anderen zu einer Funktionseinheit verbunden. Dabei können nach Bedarf beide Trägerteile vorab mit Kontaktmaterial beschichtet oder bestückt sein.

Beispiele für montierte Stanzteile

Stanzteile, die mit Kunststoff umspritzt oder montiert sind, finden darüber hinaus als elektromechanische Baugruppen Verwendung (Kap. Electromechanical Components ).

Stanzwerkzeuge

Für die Konstruktion von Stanzwerkzeugen kommen modernste CAD-Systeme zum Einsatz. Moderne Stanzwerkzeuge werden üblicherweise in Modulbauweise erstellt und mit integrierter Maß- und Funktionskontrolle ausgerüstet Figure 5.

Folgeverbundwerkzeug

Sie sind je nach Anforderung an die Stanzteile und Stückzahl mit speziellen Stahl- oder Hartmetalleinsätzen bestückt, die zur Erhöhung der Standzeit mit einer Hartstoffschicht z.B. TiN beschichtet sind.

Eine spezielle Stanzart ist das Präzisionsstanzen, das überwiegend bei Kontaktteilen mit kleinen Abmessungen und Banddicken von 0,05 - 2,5mm zum Einsatz kommt. Beim Hochleistungsstanzen werden für sehr hohe Stückzahlen Hubgeschwindigkeiten bis 1400 Hub/min erreicht. Im Stanzprozess werden häufig weitere Verarbeitungsschritte, wie Gewindeformen, Aufschweißen von Kontaktprofilabschnitten und Einpressen von Drahtabschnitten integriert. Diese Operationen können je nach Stückzahl auch mehrfach i geführt werden.

Die Qualität der in der Produktion von Stanzteilen eingesetzten Werkzeuge, wie Folgeverbundwerkzeuge oder Stanz-Biege-Werkzeuge, spielt eine entscheidende Rolle, da sie bei sehr hohen Hubzahlen extremen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind und die damit hergestellten Stanzteile auch nach langer Einsatzdauer höchste Präzision aufweisen müssen. So lassen sich mit Folgeverbundwerkzeugen Schnitt- und Stegbreiten herstellen, die maßlich die Materialdicke unterschreiten und hohen Ansprüchen an die Qualität der Schnittfläche genügen. Um die hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität der Präzisionsstanzteile zu gewährleisten, kommen teilweise selbstverflüchtigende Stanzöle zum Einsatz. Daneben können Reinigungs- und Enfettungsanlagen in den Verarbeitungsprozess integriert werden. Üblicherweise werden die Stanzlinien zusätzlich mit Prüfeinrichtungen zur 100%-igen Maß- und Oberflächenkontrolle bestückt. Bei der Konzipierung der Stanzteile muss auf eine Minimierung des verfahrensbedingten Abfalls geachtet und die Möglichkeit für die Aufarbeitung von edelmetallhaltigem Abfall berücksichtigt werden.

Referenzen

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