Stanzen von plattierten Werkstoffen und Bimetall: Wann zwei Metalle in einem Bauteil sinnvoll sind
Plattiertes Metall (eine dünne Schicht eines Metalls, die metallurgisch mit einem Grundwerkstoff aus einem anderen Metall verbunden ist, etwa silberplattiertes Kupfer für elektrische Kontakte) und Bimetallband (in der Regel zwei Metalle mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die miteinander verbunden sind und in Thermostaten und Leistungsschaltern eingesetzt werden) bringen beide zwei unterschiedliche Werkstoffe in ein einziges gestanztes Teil. Das Umformverhalten des Verbundwerkstoffs ergibt sich dabei nicht einfach als Mittelwert der Einzeleigenschaften beider Metalle.
Plattierte Werkstoffe werden gewählt, um eine teure oder spezielle Oberflächeneigenschaft nur dort einzusetzen, wo sie benötigt wird
Plattiertes Halbzeug wird typischerweise verwendet, um eine bestimmte Oberflächeneigenschaft – Kontaktverhalten, Korrosionsbeständigkeit, Lötbarkeit – mit einer dünnen, mitunter teuren Schicht auf einem günstigeren, mechanisch belastbareren Grundmetall bereitzustellen. Das ist kostengünstiger, als das gesamte Teil aus dem teuren Werkstoff zu fertigen. Silberplattierte Kupferkontakte sind ein gängiges Beispiel: Die Kontakteigenschaften von Silber werden nur an der eigentlichen Kontaktfläche benötigt, nicht über die gesamte Materialdicke des Teils.
Beim Umformen plattierter Werkstoffe gelten die Biegegrenzen der restriktiveren Schicht, nicht der Mittelwert
Beim Biegen oder Umformen von plattiertem Halbzeug bestimmt die Schicht mit dem restriktiveren minimalen Biegeradius oder der geringeren Duktilität, was der Verbund insgesamt verträgt, da sich die verbundenen Schichten beim Umformen gemeinsam bewegen. Eine Auslegung, die für das Grundmetall allein unproblematisch wäre, kann die Plattierschicht zum Reißen bringen, wenn die Biegung bis an das getrieben wird, was das Grundmetall verträgt, statt an das, was die sprödere Plattierung zulässt.
Die gesamte Funktion von Bimetallband beruht auf unterschiedlicher Wärmeausdehnung, die durch das Umformen beeinflusst werden kann
Bimetallband in Thermostaten oder Leistungsschaltern funktioniert, weil sich seine beiden Schichten mit der Temperatur unterschiedlich stark ausdehnen und das Band sich dadurch bei Temperaturänderungen vorhersagbar verbiegt. Die gestanzte und umgeformte Form (flaches Band, gewickelte Spirale oder U-Form) bestimmt die Kalibrierung des Geräts. Die Umformpräzision bei Bimetallteilen ist daher funktional kritisch, anders als bei einer rein strukturellen Halterung, denn ein geringfügig abweichender Umformradius verändert die genaue Temperatur, bei der das Gerät schaltet.
Häufig gestellte Fragen
Warum plattiertes Metall verwenden, statt das ganze Teil aus dem teureren Werkstoff zu fertigen?
Plattiertes Halbzeug bringt eine bestimmte Oberflächeneigenschaft – etwa Kontaktverhalten oder Korrosionsbeständigkeit – nur dort ein, wo sie tatsächlich benötigt wird, mithilfe einer dünnen aufgebrachten Schicht auf einem günstigeren Grundmetall. Das ist weit kostengünstiger, als das gesamte Teil aus dem teuren Werkstoff herzustellen, wenn nur die Oberfläche diese Eigenschaft braucht.
Folgt das Umformen von plattiertem Material oder Bimetall denselben Biegeradius-Regeln wie ein Teil aus einem einzelnen Werkstoff?
Nein – die Schicht mit der restriktiveren Biegegrenze oder der geringeren Duktilität bestimmt, was der gesamte Verbund verträgt, da sich die verbundenen Schichten beim Umformen gemeinsam bewegen. Eine Biegung, die für das Grundmetall allein unproblematisch wäre, kann daher dennoch eine dünne, sprödere Plattierschicht zum Reißen bringen.