Stanzen von Phosphorbronze für Steckverbinderfedern und Kontakte
Phosphorbronze – eine Kupferlegierung mit Zinn und einer geringen Menge Phosphor – ist ein Standardwerkstoff für gestanzte elektrische Kontakte, Steckverbinderfedern und Schaltkontakte. Sie wird gewählt, weil sie den Federzustand gut hält und dabei nutzbare elektrische Leitfähigkeit bewahrt, eine Kombination, die reines Kupfer allein nicht bietet.
Die Härtezustandsbezeichnung ist die eigentliche Konstruktionsvariable, nicht nur der Legierungsname
Phosphorbronze wird in einer Reihe von Härtezuständen geliefert (weichgeglüht über verschiedene halbharte bis extra-harte Federhärten), und der gewählte Zustand steuert sowohl die Umformbarkeit beim Stanzen als auch die Rückstellkraft, die der fertige Kontakt im Betrieb liefert. Wer „Phosphorbronze“ ohne Angabe des Härtezustands spezifiziert, lässt eine wesentliche Variable offen – dieselbe Legierung in verschiedenen Härtezuständen verhält sich an der Presse wie unterschiedliche Werkstoffe.
Die Faserrichtung beeinflusst die Biegesicherheit stärker als bei weicheren Werkstoffen
Da Phosphorbronze-Federhärten bereits vor dem Stanzen kaltverfestigt sind, hat das Biegen quer oder längs zur Walzrichtung einen größeren Einfluss auf das Rissrisiko als bei einem weicheren, duktileren Werkstoff. Kontakt- und Federkonstruktionen richten Biegelinien häufig gezielt zur Faserrichtung aus, um diese Versagensart zu vermeiden – das zugrunde liegende Prinzip beschreibt unser Leitfaden zu Faserrichtung und Biegen.
Die Beschichtungshaftung verlangt bei höheren Härtezuständen Aufmerksamkeit
Dieselben Eigenschaften, die höherharte Phosphorbronze für Federn geeignet machen (Härte, kaltverfestigte Oberfläche), können die Beschichtungshaftung gegenüber der Oberflächenvorbereitung etwas empfindlicher machen als bei weicheren Kupferlegierungen. Das ist ein Prozessdetail, das mit dem Beschichtungsschritt geklärt werden sollte, statt anzunehmen, es sei identisch mit dem Beschichten von dead-soft Kupfer.
Häufig gestellte Fragen
Welcher Härtezustand von Phosphorbronze wird typischerweise für Steckverbinderfedern verwendet?
Das hängt vom erforderlichen Kompromiss aus Federkraft und Umformbarkeit ab, doch halbharte bis federharte Zustände sind für Kontaktfedern üblich, da sie genug Härte brauchen, um die Federkraft nach dem Umformen zu halten, ohne so hart zu sein, dass das Biegen das Teil reißen lässt.
Ist Phosphorbronze ein guter Ersatz für Berylliumkupfer bei Federkontakten?
Sie ist ein üblicher Ersatz, wo keine extrem hohe Federkraft oder Leistung bei erhöhter Temperatur benötigt wird. Berylliumkupfer bietet jedoch in der Regel höhere Federkraft und Ermüdungslebensdauer zu deutlich höheren Kosten und mit Handhabungsvorkehrungen, die Phosphorbronze nicht erfordert.