Analyse des Nietprozesses und der Fertigungstechnologie für Präzisions-Folgeschritte für bewegliche Kontaktbaugruppen von Miniaturschaltern

In verschiedenen Miniaturschaltern, Relais, Leistungsschaltern und elektrischen Steuerungssystemen ist die bewegliche Kontaktbaugruppe die Kernkomponente für die Stromleitung und -trennung. Seine Leistung wirkt sich direkt auf die Lebensdauer des Schalters, die Leitfähigkeitseffizienz und die Systemzuverlässigkeit aus. Mit der Entwicklung intelligenter elektrischer Geräte hin zu Miniaturisierung und hoher Zuverlässigkeit ist die Herstellung hoch-präziser und-konsistenter Kontakte zu einem entscheidenden Thema in der Branche geworden.

 

 

 

Ein typischer beweglicher Kontakt besteht normalerweise aus einem Träger auf Kupfer--Basis und Kontakten aus einer Silberlegierung. Das auf Kupfer basierende Material ist für die Leitfähigkeit und den mechanischen Halt verantwortlich, während die Kontakte aus Silberlegierung für den Stromkontakt und die Lichtbogenführung zuständig sind.

 

In modernen Herstellungsprozessen wird dieser Produkttyp häufig als elektrische Kontaktbaugruppe oder elektrische Kontaktnietbaugruppe klassifiziert. Durch die feste Vernietung der auf Silber- basierenden Kontakte mit der Oberfläche des auf Kupfer- basierenden Materials können gleichzeitig eine hervorragende Leitfähigkeit und eine gute mechanische Festigkeit erreicht werden.

 

Als Materialien für Kontaktbrücken werden typischerweise hochelastische Kupferlegierungen wie Berylliumkupfer und Phosphorbronze verwendet, die eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit aufweisen. Bei den Kontakten selbst werden häufig elektrische Kontaktmaterialien wie Silber-Nickel und Silber-Zinnoxid verwendet, um die Widerstandsfähigkeit gegen Lichtbogenerosion und die Schweißbarkeit zu verbessern.

 

 

 

Silber besitzt eine extrem hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und ist somit ein ideales elektrisches Kontaktmaterial. Allerdings hat reines Silber eine relativ geringe Härte, wodurch es bei häufigem Schalten anfällig für Verschleiß und Schweißbildung ist.

 

Daher werden in der industriellen Produktion häufig Kontakte aus Silber-Nickellegierungen verwendet. Der Zusatz von Nickel hemmt effektiv das Wachstum von Silberkörnern, verbessert die Materialhärte und Verschleißfestigkeit und erhöht die Beständigkeit gegen Lichtbogenerosion, wodurch die Produktlebensdauer verlängert wird.

 

Kontaktnietteile aus Silberlegierung, die auf der Grundlage dieses Materialsystems hergestellt werden, werden häufig in Niederspannungs-Elektrogeräten, Kfz-Relais, Industrieschützen und neuen Energiesteuerungssystemen verwendet.

 

 

Bei der herkömmlichen Herstellung von Kontakten erfolgt in der Regel ein separates Stanzen mit anschließender Montage. Bei ultra-dünnen Trägern auf Kupferbasis- kann die manuelle Montage jedoch leicht zu Verformungen, Verwerfungen und Maßabweichungen führen. Um dieses Problem anzugehen, führt die Industrie nach und nach die automatische Niettechnologie ein und erreicht so eine integrierte Produktion von Stanzen, Zuführen, Nieten, Formen und fertiger Produktausgabe.

 

Dieser Prozess kann kontinuierlich das Stanzen, Positionieren, Zuführen von Kontakten, Vornieten, Formen und Endformen des Kupferstreifens abschließen, was zu hochkonsistenten, präzisionsgestanzten und genieteten Kontaktbaugruppen führt.

 

Zu den Hauptvorteilen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren gehören:

Erhöhte Produktionseffizienz;

Reduzierter manueller Eingriff;

Garantierte Kontaktpositionsgenauigkeit;

Verbesserte Produktkonsistenz;

Reduzierte Gesamtherstellungskosten.

 

 

Beim progressiven Matrizenherstellungsprozess wird Silberlegierungsdraht auf eine feste Länge zugeführt und gelangt dann in die Matrize.

 

Die Kontakte werden zunächst zu einzelnen Kontaktrohlingen geschnitten, die dann vor-in vor-gebohrte Löcher im Kupfergrundmaterial genietet werden. Anschließend sorgen mehrere Niet- und Umformprozesse für eine stabile Verbindung der Kontakte mit dem Grundmaterial.

 

Produkte, die mit dieser Methode hergestellt werden, werden in der Regel als „In-In-Die-nietete bewegliche Kontaktbaugruppen bezeichnet. Ihr größter Vorteil ist die Möglichkeit, Kontakte während des kontinuierlichen Stanzens zu installieren, was die Produktionszykluszeit erheblich verkürzt.

 

Für industrielle Schalter, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, hat sich dieses Verfahren zur gängigen Fertigungslösung entwickelt.

 

 

Während des Nietvorgangs erfahren die Silberkontakte unter axialem Druck eine plastische Verformung und dehnen sich zur Wand des Kupfersubstratlochs hin aus.

 

Beim Fließen des Materials bilden die Kontakte und der Kupferträger eine dichte, mechanisch ineinandergreifende Struktur und sorgen so für eine zuverlässige Verbindungsfestigkeit.

Diese Produkte sind in der Branche auch bekannt als:

 

Mit Kupferträger vernietete Silberkontaktbaugruppen

Silberkontakt-Nietekupferbaugruppen

Elektrische Kontakte aus Kupferniet und Silber

Da sie nicht auf Schweißmaterialien angewiesen sind, können die durch die Hitzeeinflusszone beim Schweißen verursachten Leistungseinbußen vermieden werden.

 

 

Bei dünnen Kupferbandmaterialien führt die Spannungsfreisetzung während des Nietvorgangs häufig zu Produktverwerfungen und -verformungen.

Daher kommen bei High-End-Fertigungsprozessen in der Regel die folgenden Kontrollmaßnahmen zum Einsatz:

 

Erstens die Reduzierung interner Materialspannungen durch Vorstanzen und lokale Spannungsentlastungsstrukturen;

Zweitens wird ein mehrstufiger Nietprozess verwendet, um die Kontakte schrittweise zu formen.

Drittens wird ein Druckvorschubmechanismus verwendet, um die Position des Kupferstreifens während des Nietvorgangs zu fixieren und so die Materialbewegung zu reduzieren.

Schließlich werden Maßabweichungen und Oberflächenmorphologie durch Endbearbeitungsprozesse korrigiert.

 

Optimierte elektrisch genietete Kontakt-Unterbaugruppen erreichen eine hohe Ebenheit und Dimensionsstabilität und erfüllen die Anforderungen der automatisierten Montage.

 

 

Hochwertige Kontaktbaugruppen erfordern in der Regel eine Bewertung unter folgenden Gesichtspunkten:

 

Aussehen Qualität

Die Kontaktfläche sollte glatt und frei von Vertiefungen, Kratzern, Rissen und offensichtlichen Verformungen sein.

 

Nietende Stärke

Der Kontakt und das Substrat sollten über einen ausreichenden Herausziehwiderstand verfügen, um sicherzustellen, dass sie sich bei langfristigen Vibrationen nicht lockern.

 

Metallbindungszustand

Die Verbindungsqualität zwischen dem Kontakt und dem Kupfergrundmaterial kann durch metallografische Schnittbeobachtung beurteilt werden.

Hochwertige -elektrische Kontaktnietenbaugruppen weisen in der Regel eine enge Grenzflächenverbindung ohne erkennbare Lücken oder Risse auf.

 

Elektrische Leistung

Produkte sollten über einen stabilen Kontaktwiderstand und eine hervorragende Strombelastbarkeit verfügen, um einen langfristig zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

 

 

Mit der Entwicklung neuer Energien, Elektrofahrzeugen und intelligenter Elektrogeräte wächst die Marktnachfrage nach Präzisionskontaktbaugruppen weiter.

 

Moderne silberne elektrisch genietete Komponenten werden häufig verwendet in:

Mikroschalter
Leistungsrelais
Schütze
Leistungsschalter
Elektronische Systeme für Kraftfahrzeuge
Geräte zur Steuerung der Energiespeicherung
Photovoltaik-Wechselrichter
Ladestapelsysteme

 

Unter anderem können Produkte, die die Struktur der präzisionsvernieteten Silberkontakt-Schaltklemmen verwenden, die Anforderungen von Hochfrequenzschaltungen und einer langen Lebensdauer{1} erfüllen.

 

Für Szenarien, die sowohl Leitfähigkeit als auch mechanische Festigkeit erfordern, hat sich der Kupferanschluss mit Silberkontaktlösung zur gängigsten Designrichtung in der Branche entwickelt.
 

 

 

Mit der kontinuierlichen Verbesserung der intelligenten Fertigungstechnologie entwickeln sich bewegliche Kontaktbaugruppen zu höherer Präzision, kleinerer Größe und längerer Lebensdauer.

 

Die automatisierte Folgeniettechnologie verbessert nicht nur die Produktionseffizienz, sondern fördert auch die Standardisierung und Großserienfertigung von Kupferkontaktelementen und Silberkontaktbaugruppen. In Zukunft,Elektrische Silberkontaktnieten, Kupferkontaktbaugruppen und genietete Kontaktklemmenbaugruppen, die auf der Grundlage kontinuierlicher Hochgeschwindigkeitsstanzverfahren hergestellt werden, werden in den Bereichen neue Energie, Leistungssteuerung und industrielle Automatisierung breitere Anwendung finden.