Legierungsentwicklung und technologische Prozessgestaltung am Beispiel einer Steckverbinderanwendung - Alloy development and process design using the example of an electrical connector application

Abstract

Hochleistungskupferlegierungen stehen häufig im Zielkonflikt zwischen Leitfähigkeit und Festigkeit. Als Lösungsansatz soll die Nutzung von Ausscheidungsprozessen erläutert werden, denn diese führen sowohl zu einer signifikanten Festigkeitssteigerung sowie auch vergleichsweise hohen Leitfähigkeit. Die Interaktion von festigkeitssteigernden Effekten wie Mischkristallbildung, Kaltverfestigung, Feinkornbildung oder Ausscheidungsverfestigung ist Grundlage zur Modifizierung und Instrumentalisierung niedriglegierter Kupferwerkstoffe. Industriell kommen hierbei beispielsweise CuCr1Zr oder CuNi3SiMg zum Einsatz. Exemplarisch sollen an alternativen Werkstoffansätzen der CuHf- und CuSc-Systeme die Legierungs- und Prozessentwicklung im Labormaßstab anhand verschiedener Prüf- und Analyseverfahren aufgezeigt werden. Aufbauend auf Grundlagenversuchen erfolgt eine anwendungsrelevante Charakterisierung. Für einen betrachteten Steckverbinder sind primär Relaxations- und Biegeeigenschaften von Bedeutung. Zur Bauteilauslegung wird hierzu ein Vergleich zwischen Zugversuchen und minimalinvasiven Prüfverfahren aufgezeigt. Durch Stanz- und Biegeprozesse verursachte partielle Kaltverfestigungen sind meist nicht messbar aber für die Bauteilfunktion von Relevanz. Die Nutzung einer Imprintec-Prüfmaschine ermöglicht die Berechnung einer lokalen Fließkurve, welche besonders in kritischen Bereichen wie Biegeradien relevant ist. Das Ziel dieses Ausblicks ist eine Rückkopplung der lokalen Werkstoffeigenschaften auf die Auslegung und Prozessgestaltung sowie die gezielte Auswahl des eingesetzten Halbzeugmaterials. Durch ein genaueres Werkstoff- und Prozessverständnis können Produkte optimiert und die Qualitätssicherung verbessert werden.