Техники за прецизно щамповане за медни и берилиево-медни части с висока-проводимост

Медта C1100 осигурява електрическа проводимост до 100% IACS, докато берилиевата мед съчетава висока проводимост със значително по-висока якост на пружината след втвърдяване на валежите. За проводящи пружини, скоби, клеми и контактни компоненти температурата на материала, дебелината на лентата, радиусът на формоване, компенсацията на пружината и обработката на стареене трябва да се контролират като един процес на щамповане, а не като отделни операции.

 

За пътища с висок{0}}ток проектната цел е ниско електрическо съпротивление; за пружинни-натоварени контакти това е стабилна контактна сила след многократно отклонение. Това създава различно инженерно изискване за OEM производство на медни щамповани части в сравнение с конвенционалното щамповане от въглерод-стомана.

 

 

 

C1100 мед - 100% IACS проводимост за щамповане с ниско-съпротивление

C1100 е търговски чиста мед с електрическа проводимост, която обикновено се определя около 100% IACS. Подходящ е за съединители на шини, проводящи клеми, токопроводими скоби и щамповани електрически компоненти, където проводимостта има приоритет пред механичната якост.

 

Основното ограничение е механичното поведение. Загрята или мека мед е силно пластична, но има ограничено задържане на пружината. Студено{2}}обработената мед подобрява твърдостта и здравината, но прекомерното втвърдяване при работа може да увеличи натоварването при формоване и да намали стабилността на размерите по време на следващите операции.

 

Типичните инженерни съображения включват:

C1100 / 100% IACS: ниско електрическо съпротивление за пътища с голям-ток.
Студено{0}}обработена лента: по-висока твърдост и граница на провлачване в сравнение с отгрят материал.
Тесни радиуси на огъване: изискват проверка спрямо температурата и дебелината на материала.
Пружинни елементи: изискват контролирана деформация, а не просто максимална твърдост.
Толеранс на щамповане: ±0,01 mm може да се постигне при избрани критични размери след преглед на DFM.

BeCu - Висока проводимост с пружинна-механична якост

Берилиевата мед се избира, когато щампован компонент трябва едновременно да провежда ток и да поддържа еластична сила. След третиране с разтвор, закаляване и стареене при утаяване, BeCu може да постигне значително по-висока твърдост и здравина от чистата мед, като същевременно запазва полезна електрическа проводимост.

Тази комбинация прави частите за щамповане от берилиева мед подходящи за:

Електрически контактни пружини
Съединителни клеми
Контактни щипки за батерии и захранване-за електроника
Компоненти за релета и превключватели
Екраниращи пружини
Високо{0}}циклични електрически контакти
Прецизни проводими скоби

Инженерният компромис-е ясен: увеличаването на здравината на сплавта чрез утаително втвърдяване обикновено намалява проводимостта в сравнение с C1100. Следователно изборът на материал започва от необходимия ток, контактна сила, работна деформация и топлинни условия, а не само от проводимостта.

 

Фактор на собственост / дизайн	C1100 чиста мед	BeCu сплав	Инженерни последици
Електрическа проводимост	До ~100% IACS	По-ниска от C1100, в зависимост от класа	C1100 предпочита токови пътища с ниско{1}}съпротивление
Сила на пружината	Ниска до умерена	Високо след стареене	BeCu предпочита контактните пружини
Работно закаляване	Значително	Значително	Последователността на формоване засяга крайните свойства
Стареене на валежите	Не е приложимо	Изисква се за валежно{0}}втвърдени степени	Процесът-на топлинна обработка трябва да се контролира
Формоспособност	Отличен в мек нрав	Силно зависи от темперамента	Радиусът и последователността на формоване изискват DFM
Контакт{0}}задържане на сила	Ограничен в мек нрав	Високо след правилно стареене	BeCu е подходящ за многократно отклонение
Типично приложение	Шини, клеми, проводящи скоби	Пружини, клеми, прецизни контакти	Изберете според електрически + механичен товар

 

Избор на C1100 и BeCu съгласно IEC 60269 и високи-настоящи изисквания за проектиране

За компоненти,-свързани с предпазители и-за разпределение на захранването, електрическите характеристики трябва да се вземат предвид заедно с приложимия продуктов стандарт, повишаване на температурата и контактно съпротивление. Когато компонентите са част от система от предпазители, завършеният комплект може да бъде оценен спрямо IEC 60269, докато самият щампован компонент изисква контрол на материала и размерите, подходящи за неговата функция.

 

За автомобилни приложения одобрението на производството и проследимостта може допълнително да изискват системи за качество IATF 16949 и документация за PPAP.

 

Поискайте безплатна DFM оценка и оферта

 

 

 

Springback е материал-и-проблем с геометрията, а не само проблем с матрицата

Медните и BeCu ленти имат различни характеристики на еластично възстановяване в зависимост от сплавта, температурата, дебелината, посоката на зърното и геометрията на формоване. Номинално огъване от 90 градуса в CAD следователно не създава непременно щампован ъгъл от 90 градуса.

За прецизно щамповане на метал с висока{0}}проводимост компенсацията на пружината трябва да се установи от измерените производствени данни.

 

Важните променливи включват:

Температура на материала: променя границата на провлачване и еластичното възстановяване.
Дебелина на лентата: влияе върху момента на огъване и силата на формоване.
Радиус на огъване: по-малките радиуси увеличават локалното напрежение.
Посока на зърното: може да повлияе на поведението при огъване и риска от напукване.
Последователност на формоване: по-ранните огъвания могат да променят последващата геометрия.
Коване: локално намалява еластичното възстановяване чрез контролирана пластична деформация.
Пре-огъване: компенсира предсказуемото пружиниране.
Износване на инструмента: промяна на формовъчната геометрия при дълги производствени серии.

Допустимото отклонение ±0,01 mm изисква функция-контрол на процеса

Не всяко измерение на щампован меден компонент трябва да бъде присвоено на ±0,01 mm. Запазете строги толеранси за функционални интерфейси, като характеристики на свързване на конектори, позициониране на клемите, разстояние между контактите и критични данни за сглобяване.

Практическата инспекционна структура може да включва:

 

Характеристика	Контролен метод	Типична инженерна цел
Критичен линеен размер	CMM / оптично измерване	±0,01 mm, където е посочено
Ъгъл на огъване	Оптичен / CMM	Специфично за{0}}чертеж
Дебелина на материала	Микрометър	Спецификация на материала
Височина на борда	Оптично измерване	Специфично за{0}}чертеж
Диаметър на отвора	Габарит на щифта / CMM	Специфично за{0}}чертеж
Плоскост	CMM / измерване на височина	Специфично за{0}}чертеж
Контактна позиция	CMM	±0,01 mm, където е необходимо
Дебелина на покритието	XRF	Спецификация на доставчика

 

Burr Control за електрическа контактна геометрия

 

Острие върху клема с силен{0}}ток може да създаде няколко проблема: намалена зона на свързване, локална концентрация на напрежение, повреда на покритието или смущения по време на сглобяването.

 

Следователно за електрическите контакти посоката на щамповане трябва да се вземе предвид по време на проектирането на продукта. Критичните контактни повърхности трябва да се позиционират, като се има предвид необходимото състояние на ръба, вместо да се разчита на отстраняване на грапаве след-щамповане като основна корекция.

 

За OEM производство на части за медно щамповане прогресивните щанци могат да интегрират контролирано пробиване, формоване, коване и занитване в-щампата, като същевременно минимизират вторичната обработка.

 

 

 

Обработка на разтвора, закаляване и стареене при контролирани термични профили

BeCu постига своята висока механична производителност чрез втвърдяване чрез утаяване. Процесът обикновено се състои от обработка на разтвора, бързо охлаждане и последващо стареене.

Металургичната последователност може да бъде опростена като:

Обработка на разтвор → Закаляване → Формоване → Стареене → Крайна проверка

Точният термичен цикъл обаче зависи от степента на сплавта, състоянието на лентата, дебелината и необходимите механични/електрически свойства. Следователно производственият процес трябва да използва одобрения от доставчика на материал-прозорец за топлинна-обработка, вместо да прилага обща рецепта за-температура.

 

Защо стареенето се променя Свържете се с ефективността

Контактната пружина BeCu не се определя само по твърдост. Завършеният компонент трябва да поддържа стабилна сила при многократно отклонение.

Връзката може да се изрази концептуално като:

Контактна сила ≈ Еластичен модул на материала × Геометрия × Деформация

Ако стареенето на валежите промени границата на провлачване, допустимият работен диапазон на еластичност също се променя. Прекомерното-стареене може да намали силата; недостатъчното-стареене може да остави компонента под изискваната спецификация за твърдост и-пружинна сила.

Поради тази причина производственият контрол трябва да включва:

Топлинно число на материала и проследимост на сертификата
Проверка на сплавта и температурата
Равномерност на температурата в пещта
Запис на-време-температурата
Състояние на охлаждане/закаляване
Проверка на твърдостта
Проверка на електропроводимостта
Проверка на размерите след термична обработка
Контакт-силово тестване, където е посочено

Проводимостта и механичната якост трябва да бъдат балансирани

Изискване	C1100	BeCu след стареене	Разглеждане на дизайна
Проводимост	До ~100% IACS	Зависи-от степента	C1100 има електрическо предимство
Еластична здравина	По-ниска	високо	BeCu поддържа пружинни контакти
Постоянна устойчивост на деформация	Умерен	високо	BeCu благоприятства многократното зареждане
Термична обработка	Обикновено не е остаряло{0}}от валежи	Разтвор + стареене	Изисква се контрол-на термична обработка
Подходящ-контакт за пружина	Зависи-от приложението	високо	Особено полезен за компактни контакти

 

За автомобилни електрически системи готовият компонент трябва да бъде валидиран при действителните условия на температура, ток и механични цикли, определени от чертежа на клиента или спецификацията на компонента.

 

 

Прогресивното щамповане съчетава пробиване, формоване и занитване в -щанца

Прогресивна матрица премества лентовия материал през множество станции, като същевременно поддържа контролирана справка за материала. Типичен проводящ терминал може да използва:

Подаване на бобина → Позициониране на пилота → Пробиване → Нарязване → Коване → Огъване → Формоване → Занитване в -щампа → Разделяне

Действителната последователност на станциите зависи от геометрията на компонента и състоянието на материала.

За-части за щамповане с берилиева мед с голям обем, прогресивните инструменти осигуряват повторяемост, като същевременно намаляват ръчната работа между операциите.

 

Оформлението на лентата контролира използването на материала и стабилността на частта

Оформлението на лентата трябва да балансира три фактора:

Използване на материала
Твърдост на носача
Формиране на стабилност

Агресивната цел-за използване на материали може да намали брака, но може да отслаби превозвача между станциите. За тънка медна лента недостатъчната ширина на носача може да причини деформация на лентата по време на високо-подаване.

Следователно пилотните отвори и геометрията на носача трябва да бъдат оценени заедно със стъпката на подаване, точността на пресата и натоварванията на формоване.

 

В-занитване на матрици за проводими контактни възли

Когато се изисква сребърен контакт или друга проводяща вложка, занитването на матрицата може да интегрира механично свързване в прогресивната последователност на щамповане.

Ключовите контроли включват:

Височина на нита
Диаметър на главата на нита
Контактна позиция
Дебелина на-основния материал
Сила на занитване
Контактни места
Образуване на заусенци
Якост-на издърпване или на срязване

Този подход може да намали вторичните операции по сглобяване и да подобри позиционната повторяемост.

 

Износване на инструмента и стабилност на производството съгласно IATF 16949

Медните сплави могат да генерират различно поведение на триене и търкане от въглеродната стомана. Следователно материалът на инструмента, покритието, хлабината, смазването и интервалите на поддръжка влияят върху последователността на размерите.

Планът за контрол на производството трябва да идентифицира характеристики,-чувствителни към износване като:

Пронизващи удари
Фини празни ръбове
Формиране на радиуси
Коване повърхности
Пилотни щифтове
Щанци за нитове

За автомобилни програми IATF 16949, процес FMEA, контролни планове, MSA и документация за PPAP осигуряват рамката за управление на тези променливи.

 

 

Разстоянието от-до-щанцо определя грапането, качеството на ръба и живота на инструмента

Медните сплави изискват избор на хлабина въз основа на сплав, температура, дебелина и геометрия на рязане. Прекомерният просвет може да увеличи преобръщането и образуването на грапавини; недостатъчната хлабина може да увеличи силата на рязане и да ускори износването на поансона или матрицата.

Вместо да прилагат един фиксиран процент на хлабина за всеки меден компонент, инженерите по инструменти трябва да установят състоянието на рязане чрез-специфични изпитания за материала.

Контролирано валидиране трябва да изследва:

 

Параметър	Фокус на проверката	Производствен риск
Пунш{0}}за-разстояние	Профил-на ръба	Прекомерно натоварване на бордюра/инструмент
Дебелина на лентата	Входящ материал	Вариация на размерите
Температурен материал	Твърдост/сертификат	Промяна-на силата на рязане
Състояние на перфорирания ръб	Микроскопско изследване	Израстване на бури
Износване на матрицата	Тенденция на размерите	Прогресивен дрейф на толерантността
Точност на подаването	Подравняване на пилота	Позиционна грешка от-за-форма

 

CMM и SPC откриват отклонение на размерите преди повреда на сглобяването

За производствени обеми, изискващи стабилни размери, само-проверката на първата част е недостатъчна. Критичните измерения трябва да се наблюдават чрез статистически контрол на процеса.

Практическа измервателна верига е:

Първа статия → MSA → Вземане на проби от SPC → Проверка на CMM → Поддръжка на инструмента → Коригиращи действия

Самата система за измерване трябва да бъде валидирана, преди да се използват данни за капацитета за решения на процеса.

 

 

Изберете сплавта от електрически, механични и технологични изисквания

 

Спецификацията на поръчката не трябва просто да гласи „медно щамповане“. Обозначаването на материала, температурата, дебелината, изискването за проводимост, механичното изискване и повърхностната обработка трябва да бъдат изрично определени.
 

Изискване	C1100	BeCu	Препоръчителна оценка
Максимална електропроводимост	Силен	Умерено до високо, в зависимост-от степента	C1100
Висока пружинна сила	Ограничен	Силен	BeCu
Повтарящ се цикъл на контакт	Зависи-от приложението	Силен	BeCu
Шина-висок ток	Силен	Обикновено ненужни	C1100
Прецизна контактна пружина	Ограничен в мек нрав	Силен	BeCu
Високо{0}}скоростно прогресивно щамповане	Подходящо	Подходящ с правилен нрав	DFM валидиране
Термична обработка след{0}}формата	Обикновено ненужни	Може да се изисква	Маршрут на BeCu процес
Автомобилен PPAP	Наличен	Наличен	Специфични-за клиента

 

Окончателният избор на материал трябва да се основава на пълния случай на натоварване, а не само на проводимостта.

 

Например клема с равен ток-може да се възползва от C1100, тъй като нейното основно изискване е ниско съпротивление. Компактна съединителна пружина, която трябва да запази контактната сила след хиляди цикли на отклонение, може да оправдае BeCu въпреки по-ниската си проводимост.

 

 

Покритието трябва да съответства на контактната среда

Компонентите за щамповане от мед и BeCu могат да получат никел, калай, сребро или други повърхностни обработки в зависимост от изискванията за електричество, корозия и свързване.

За контактни приложения дебелината на покритието и подготовката на субстрата пряко влияят на устойчивостта на контакт и дългосрочната-стабилност на интерфейса.

 

Типичните методи за проверка включват:

XRF измерване на-дебелината на покритието
Металография на напречно{0}}сечение
Изпитване на адхезия
Визуална проверка на повърхността
Тест-за устойчивост на контакт
Тестване-на пръскане със сол, където е посочено
Термичен цикъл, където е посочено

Управлението на околната среда може също да бъде включено в ISO 14001, докато ограничените-изисквания за вещества може да изискват документация за съответствие с RoHS и REACH.

 

 

EЕлектрическото и механичното валидиране трябва да се тестват заедно

 

Проводимата пружина може да премине проверка на размерите, докато не отговаря на своите електрически или механични изисквания. Обратно, даден компонент може да изпълни изискванията за проводимост, но да загуби контактна сила след термичен цикъл.

Следователно програмата за валидиране трябва да корелира:

Материал → Щамповане → Термична обработка → Повърхностна обработка → Сглобяване → Електрически тест → Механичен тест

В зависимост от компонента валидирането може да включва:

Контактно съпротивление
Текущ-товароспособност
повишаване на температурата
Контактна сила
Цикъл на отклонение
Якост на опън/срязване
твърдост
Електрическа проводимост
Дебелина на покритието
Стабилност на размерите
Устойчивост на корозия
Термичен цикъл

 

За автомобилни програми документацията на PPAP може да включва резултати от размери, сертификати за материали, проучвания на възможностите на процесите, MSA, планове за контрол и FMEA на процеси според изискванията на клиента.

 

 

От преглед на DFM до документация за ниво 3 на PPAP

Работният процес на контролирано производство на OEM може да бъде структуриран, както следва:

Преглед на 2D/3D чертеж - идентифицира функционални данни, допустими отклонения и изисквания за материали.
DFM анализът - оценява радиусите на огъване, пружинното връщане, пробиването, носещия дизайн и посоката на щамповане.
Потвърждение на материала - проверете сплавта, температурата, дебелината и сертификата.
Прогресивно развитие на матрицата - установете оформлението на лентата и последователността на станциите.
T1 вземане на проби - проверка на размерите и поведението на формоване.
Корекцията на инструмента - компенсира измереното пружинно връщане и отклонения в размерите.
Валидиране на процеса - установяване на стабилни производствени параметри.
CMM / оптична проверка - проверка на критичните размери.
Електрически и механични тестове - валидиране на приложения-специфични изисквания.
Подаване на PPAP ниво 3 - предоставете на клиента-необходима документация за одобрение на производството.
Масовото производство - следи критичните размери чрез SPC и планирана поддръжка на инструменти.

Този маршрут е особено уместен, когато клиент от ниво 1 изисква проследимост от входящата медна лента през крайните щамповани контактни компоненти.

 

 

IATF 16949 DFM контролен списък за прецизно щамповане

Преди да пуснат чертеж за инструментална екипировка, инженерните екипи и екипите за доставки трябва да проверят:

Уточняват се предназначението на материала и температурата.
Изискването за проводимост на медта се определя в % IACS.
BeCu твърдостта или механичните изисквания се определят след стареене.
Критичните размери са отделени от общите допустими отклонения.
Радиусът на огъване е съвместим с температурата на материала.
Компенсацията за обратно връщане е включена в стратегията за инструменти.
Посоката на изпъкналостта се взема предвид при функционалните контактни ръбове.
Дебелината на покритието е посочена, където е приложимо.
Изискванията за устойчивост на контакт са определени.
Изискванията за топлинна-обработка са документирани за BeCu.
Данните за инспекция на CMM са включени.
Прогресивната{0}}геометрия на носача на матрицата може да се произвежда.
Определени са критериите-за поддръжка на инструмента.
Изискванията за PPAP се съгласуват преди масовото производство.

 

 

Какъв е типичният цикъл на доставка на PPAP ниво 3 за медни щамповани части?

Типичният график за ниво 3 на PPAP зависи от сложността на чертежа, прогресивния-дизайн на матрицата, корекциите T1 и изискванията на клиентската документация. Производствената последователност обикновено включва DFM, инструментална екипировка, вземане на проби T1, валидиране на размерите и окончателно подаване на PPAP.

 

Как могат частите за щамповане на BeCu да поддържат силата на пружината след многократно отклонение?

BeCu постига високо задържане на пружината чрез контролирано утаително втвърдяване. Третирането на разтвора, закаляването и стареенето трябва да се контролират спрямо определената сплав и температура, последвано от проверка на твърдостта, проводимостта и-контактната сила.

 

Как се проверява толерансът ±0,01 mmпрецизни медни щамповани части?

Критичните размери от ±0,01 mm могат да бъдат проверени с помощта на CMM, оптично измерване или калибрирани измервателни уреди в зависимост от геометрията. Чертежът трябва да дефинира функционални данни, метод на измерване и критерии за приемане преди производството.

 

Поискайте безплатна DFM оценка и оферта