Das Bauteil
Werkstoff: C11000 ETP-Kupfer, 3 mm, wegen der Leitfähigkeit gewählt, nicht wegen der mechanischen Eigenschaften. Ein Halter, der zwei Sammelschienen abstützt und positioniert, mit umgeformter Stufe zum Freihalten eines benachbarten Bauteils und zwei stromführenden Kontaktflächen.
Die Zeichnung gab einen 1-mm-Innenradius vor, passend zum Stahlhalter, den er ersetzte. Dieser Radius ist in weichem Stahl bei 3 mm erreichbar und in Kupfer nicht, sobald das Material durch einen früheren Arbeitsgang verfestigt ist.
Warum der Radius geändert werden musste
Kupfer im geglühten Zustand ist hervorragend umformbar; dasselbe Kupfer nach einem Schnitt, einem Ausschlag und einer Biegung ist es nicht, weil die Verformung einen Großteil der Duktilität bereits verbraucht hat. Der Fehler erscheint als Riss am Außenscheitel der zweiten Biegung, oft an der Schnittkante, wo ein Grat als Kerbe wirkt.
Die Änderung bestand darin, den Radius der zweiten Biegung zu vergrößern und das Entgraten der Schnittkanten vor dem Umformen vorzuschreiben. Beides ist in der Konstruktionsphase billig. Risse an der Presse zu entdecken ist es nicht, denn die Teile haben dann bereits Material und Maschinenzeit verbraucht.
Umformen und Oberflächenbehandlung
Die Kontaktflächen sind der Teil der Konstruktion, der leicht schiefgeht. Eine Kontaktfläche zu beschichten sieht ordentlich aus und ist elektrisch schlechter: Die Verbindung beruht auf blankem Metallkontakt, und eine beschichtete Fläche ist ein anderes Material mit anderem Verhalten unter Klemmkraft. Die Zeichnung definiert daher, welche Bereiche abgeklebt werden, und die Prüfung verifiziert, dass sie blank sind.
| Entscheidung | Grund |
|---|---|
| Schnittkanten vor dem Umformen entgraten | Entfernt die Kerbe, an der Risse beginnen |
| Radius bei nachfolgenden Biegungen öffnen | Berücksichtigt die Kaltverfestigung aus früheren Arbeitsgängen |
| Vor dem Beschichten umformen | Ein umgeformtes Teil zu beschichten ist normal; ein beschichtetes Teil zu umformen reißt den Überzug |
| Kontaktflächen abkleben | Eine beschichtete Verbindung hat höheren Widerstand und kann sich lösen; blankes Kupfer ist die Kontaktfläche |
| Übrige Flächen verzinnen | Verhindert die Oxidation, die mit der Zeit den Widerstand erhöht |
| Walzrichtung bei Biegungen angeben | Quer zur Walzrichtung zu biegen ist, was Kupfer am wenigsten verzeiht |
Prüfung
Geprüft wurden die Biegegeometrie, das Fehlen von Rissen an den umgeformten Kanten, die Schichtdicke auf den beschichteten Flächen und – ausdrücklich – dass die Kontaktbereiche blankes Kupfer ohne Übertrag des Überzugs sind. Die letzte Prüfung ist die elektrisch entscheidende; sie ist eine Sichtprüfung gegen ein definiertes Areal, keine Maßprüfung.
Weil Kupfer ein beschaffungskritischer Werkstoff ist, lagen dem Auftrag Werkstoffzeugnisse mit Bindung an die Schmelznummer bei – wie bei jedem Teil, bei dem der Kunde die Güte vorgibt.
Was übertragbar ist
- Biegeradien eines Stahlteils nicht auf Kupfer übertragen. Die Kaltverfestigung ändert die Antwort zwischen der ersten und der zweiten Biegung.
- Entgraten vor dem Umformen, wo das Material risskritisch ist; der Grat ist der Rissbeginn.
- Maskierbereiche auf der Zeichnung definieren. Kontaktflächen müssen blank bleiben, und das ist eine Konstruktionsentscheidung.
- Erst umformen, dann beschichten. Ein beschichtetes Teil zu umformen beschädigt den Überzug an jeder Biegung.