17. FEBRUAR 2019

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Problemlöser für Verbindungselemente


Die Isabellenhütte fertigt jetzt auch Halbzeuge für Verbindungselemente wie Schrauben und Bolzen aus Isa-Con 450, eine Kupferbasislegierung. Damit lassen sich der elektrische Widerstand und die Wärmeentwicklung im System reduzieren.

Beide Werkstofftypen, Isa-Con 414 und Isa-Con 450, zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit (ähnlich der von Edelstahl) und eine hohe Leitfähigkeit (ähnlich der von Kupfer) aus. Bei Isa-Con 450 liegt die Zugfestigkeit bei 450 bis 550 Megapascal und die Leitfähigkeit bei 80 Prozent IACS (International Annealed Copper Standard). Diese Kombination prädestiniert den Werkstoff als leitendes Verbindungselement, beispielsweise als Bolzen, Schraube oder Federkontakt.

Problemlösung durch Isa-Con 450
Wenn in Verbindungselementen aus Stahl eine zu hohe Verlustleistung und Wärmeentwicklung, Platzprobleme oder ein zu hohes Gewicht auftreten, ist Isa-Con 450 eine passende Lösung. Bei stromtragenden Bauteilen verringert sich der elektrische Widerstand sowohl im Material als auch beim Kontaktübergang im Vergleich zu Stahl. Damit sinken die Verlustleistung, das Gewicht und die Durchmesser der Komponenten. Eine vielversprechende Anwendung ist die direkte Verbindung.

Wärmereduzierung um 50 Prozent
Die Anforderungen bei der Bolzenapplikation waren eine deutliche Reduzierung des elektrischen Widerstands und damit der Wärmeentwicklung des Bolzens. Eine direkte Nutzung bedeutet hier, dass der gesamte Strom direkt über den Isa-Con-450-Bolzen geleitet wird, der einen Shunt-Widerstand mit einem Stecker verbindet.

Dank der hohen Leitfähigkeit der Legierung gibt es nur einen geringen elektrischen Widerstand mit reduzierter Wärmeentwicklung im Kontaktbolzen. Darüber hinaus kann die Wärmeentwicklung, die üblicherweise im Shunt-Widerstand entsteht, besser abgeführt werden und damit um 50 Prozent gegenüber einem Bauteil mit Stahlkontaktierung verringert werden.

Warmfeste Legierung
Ein weiterer Pluspunkt: Isa-Con 450 ist ebenso wie Isa-Con 414 warmfest, das heißt auch bei Anwendungen mit höheren Umgebungstemperaturen behält der Bolzen seine mechanische Festigkeit. Stromtragende Bauteile aus Stahl, die aufwendig gekühlt oder für eine hinreichende Leitfähigkeit überdimensioniert werden müssen, können mit Isa-Con 450 einfach ersetzt werden.

Mechanisch tragende Verbindungselemente aus Kupfer müssen ebenfalls oft überdimensioniert werden, um mechanischen Belastungen zu genügen. Durch die erhöhte Festigkeit von Isa-Con können Querschnitte bei gleicher Sicherheit reduziert werden. Das ermöglicht eine Gewichts- und Platzreduzierung, was etwa im Automotive-Bereich relevant ist.

Schrauben als indirekte Nutzung
Eine indirekte Verbindung ersetzt ein bisher nicht stromtragendes Bauteil wie eine Stahlschraube, die einen Kontakt auf eine Stromschiene presst. Hierbei kann die gepresste Kontaktfläche und damit die Bauteilfläche reduziert werden, da ein Teil des Stroms über die Schraube fließen kann. Die Isa-Con-450-Schraube bietet durch ihre hohe Leitfähigkeit zusätzliche Sicherheit.

Die Kundenresonanz fällt laut Isabellenhütte sehr positiv aus. Vor allem die direkte Nutzung durch Isa-Con-450-Bolzen zeigt eine gute Kosten-Nutzen-Relation. Dazu S. Brockhaus, Business Development Manager bei Isabellenhütte: „Wenn Wärmeentwicklung, elektrische Leitfähigkeit und Übergangswiderstände in der Anwendung unerheblich sind, können Stahl oder einfache Kupferlegierungen wie Bronze oder Messing ausreichend sein. Bei den genannten Problemen bietet sich Isa-Con 450 an.“

Datum:
14.02.2019
Unternehmen:
Bilder:
Isabellenhütte Heusler
Isabellenhütte Heusler
Isabellenhütte Heusler
Isabellenhütte Heusler
Isabellenhütte Heusler

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