Beryllium-Kupfer (BeCu), auch Beryllium-Bronze genannt, ist eine Kupferlegierung mit 0,5 % bis 2 % Beryllium. Diese Legierung, die Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelt wurde, kombiniert die Leitfähigkeit von Kupfer mit erhöhter Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit. Hochleitfähige Beryllium-Kupfer-Legierungen (0,2 %–0,7 % Beryllium sowie Nickel und Kobalt) sind unverzichtbar in elektronischen, elektrischen, mechanischen und industriellen Systemen. Zusätze wie Kobalt und Nickel verbessern gezielt Eigenschaften, indem sie etwa das Kornwachstum verringern und die Aushärtung erleichtern. Diese außergewöhnlichen Merkmale machten Beryllium-Kupfer während des Zweiten Weltkriegs unerlässlich, zum Beispiel in Radarsystemen, die gleichzeitig Festigkeit und Leitfähigkeit erforderten. Seine gute Zerspanbarkeit ermöglicht präzises Formen und Bearbeiten und macht es ideal für das Progressiv-Stanzen.
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Eine Zugabe von 0,5 %–2 % Beryllium erhöht die Härte der Legierung erheblich, macht sie widerstandsfähiger als viele Stähle und vielseitig für anspruchsvolle Industrieanwendungen. Mit einer Festigkeit von bis zu 1 510 MPa (219 000 psi) ist sie das stärkste kupferbasierte Material auf dem Markt. |
Beliebte Beryllium-Kupfer-Legierungen
- C17200 (Legierung 25) ist die härteste und festeste.
- C17500 (Legierung 3) bietet bessere Leitfähigkeit als BeCu 2 und eignet sich für Leistungskonnektoren.
- C17510 (Legierung 10) weist hohe Wärmeleitfähigkeit bei guter Festigkeit auf und ist für wärmeempfindliche Anwendungen optimiert.
- CuCoBe vereint hohe Leitfähigkeit mit reduzierter Oberflächenoxidation.
Wie werden gängige Beryllium-Kupfer-Legierungen in Fertigungsverfahren eingesetzt?
Ein Beispiel für die Kaltumformung ist das Progressiv-Stanzen: ein automatisiertes Verfahren, bei dem Metallbänder nacheinander mehrere Stationen durchlaufen, an denen jeweils Aufgaben wie Schneiden, Biegen oder Tiefziehen ausgeführt werden. Beim Einsatz von Beryllium-Kupfer kann das Progressiv-Stanzen komplexe Komponenten fertigen, die strengste Anforderungen an Festigkeit, Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Maßpräzision erfüllen. Die Verschleißbeständigkeit und Vielseitigkeit von Beryllium-Kupfer reduzieren den Wartungsaufwand zusätzlich und unterstützen den Einsatz in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und Medizintechnik.
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Layana verfügt über umfassende Erfahrung in der Verarbeitung von Beryllium-Kupfer-Komponenten, und beim Stanzprozess selbst entstehen keine Gefahren. Beryllium-Kupfer stellt während des Präzisionsstanzens weder Einatmungs- noch andere Sicherheitsrisiken für Bediener dar. Da es sich jedoch um ein kontrolliertes Material handelt, verlängern sich die Lieferzeiten aufgrund von Zollinspektionen des importierten Rohmaterials. Zudem erhöhen die Komplexitäten beim Import und Export von Beryllium-Kupfer dessen Materialkosten.
Layanas Progressiv-Stanz-Kompetenzen
Layana hat ein Kernteam von Werkzeugmachern, einige mit 40 Jahren Erfahrung, von einfachen Stanzwerkzeugen bis hin zu Folgeverbundwerkzeugen, und die meisten Werkzeuge werden im eigenen Haus gefertigt.
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Kategorie |
Fähigkeit |
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Maximale Größe eines Werkzeugs |
Bis zu 2.500mm*1.000mm*550mm |
| Maximales Gewicht eines Werkzeugs | Bis zu 1.200kg |
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Materialstärkenbereich |
0,02mm~6mm |
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Toleranzbereich |
Bis zu ±0,01mm |
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Produktivität/Monat |
10 Sätze von Stanzwerkzeugen |
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Stanz-maschinen-tonnage |
Von 25-Tonnen bis 300-Tonnen |
Eigenschaften von Beryllium-Kupfer
- Festigkeit und Härte: Beryllium-Kupfer-Legierungen können bei exakt kontrollierter Verarbeitung Zugfestigkeiten von bis zu 1 510 MPa (219 ksi) erreichen, mit Streckgrenzen um 1 400 MPa (200 ksi) und einer Rockwell-C-Härte von RC 36–45 (Brinell 300–400). Kaltumformung kann die mechanischen Eigenschaften weiter verbessern.
- Thermische und elektrische Leistung: Schmelzbereich 965–1 000 °C (1 770–1 830 °F), behält Festigkeit bis 300 °C und bietet elektrische Leitfähigkeit zwischen 12,5 MS/m und 28 MS/m. Die Wärmeleitfähigkeit liegt zwischen 113 W/mK und 240 W/mK und ist damit ideal für Hochtemperatur- und Elektronikanwendungen.
- Korrosions- und Verschleißbeständigkeit: Arbeitet zuverlässig in rauen Umgebungen, einschließlich Meerwasser, und widersteht Reibung, Oxidation und Korrosion. Damit eignet es sich für Funken-freie Einsatzbereiche wie Gasanlagen.
- Elastizitätsmodul: Mit 130 GPa (18,9 × 10⁶ psi) bietet es außergewöhnliche Steifigkeit und Festigkeit.
- Bearbeitbarkeit: Dank seines kupferreichen Gefüges lässt sich Beryllium-Kupfer gut spanend bearbeiten. Zusätze wie Blei verbessern dies zusätzlich, und obwohl Schneidöle den Staub binden, sind eine angemessene Belüftung und PSA unerlässlich, um das Einatmen berylliumhaltiger Partikel zu verhindern.
- Dauerhaftigkeit und Stabilität: Behält seine Leistung unter Belastung, widersteht Wasserstoffversprödung und bleibt in einem breiten Temperaturbereich stabil. Eine Ausscheidungshärtung verbessert die Ermüdungsfestigkeit bei zyklischer Beanspruchung.
Anwendungen von Beryllium-Kupfer
- Elektrische Steckverbinder: Hervorragend für Telekommunikations- und EV-Ladesteckverbinder geeignet, da hohe Leitfähigkeit und Haltbarkeit.
- Federn und Kontakte: Seine außergewöhnliche Ermüdungsbeständigkeit gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit.
- Automobil-Komponenten: Wird in Sensoren, Zündsystemen und Batterieklemmen eingesetzt, um extremen Belastungen und Temperaturen standzuhalten.
- Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung: Obwohl schwerer als Aluminium- oder Magnesiumlegierungen, wird BeCu aufgrund seines Volumen-Festigkeits-Verhältnisses gelegentlich für Satelliten, Abschirmvorrichtungen und militärische Steckverbinder gewählt.
- Medizinische Geräte: Geeignet für funken-freie oder nicht-magnetische Instrumente, wird jedoch aufgrund von Toxizitätsbedenken seltener als Edelstahl oder Titan verwendet.
Präzisions-Bauteile: Antimagnetische Eigenschaften machen sie ideal für Präzisionsinstrumente in der Uhrenindustrie.
Wussten Sie schon? Beryllium-Kupfer-Legierungen sind nicht magnetisch und behalten ihre Festigkeit über einen großen Temperaturbereich, weshalb sie sich für Hochspannungs-Umgebungen und kryogene Anwendungen eignen.
Sicherheits- und Umweltaspekte
Obwohl Beryllium-Kupfer erhebliche Vorteile bietet, erfordert sein Berylliumanteil einen verantwortungsbewussten Umgang. Das Einatmen von Beryllium-Staub oder -Dämpfen kann beim thermischen Verarbeiten schwere Lungenerkrankungen wie die Berylliose verursachen. Die Wärmebehandlung umfasst beispielsweise üblicherweise eine Lösungsglühung bei etwa 775–805 °C und eine Ausscheidungshärtung bei rund 315–330 °C, wobei die genauen Temperaturen je nach Legierung und geforderten Eigenschaften variieren können. Überalterung verringert die Festigkeit, daher ist eine kontrollierte Ausscheidung entscheidend. Eine wirksame Luftfiltration und geeignete persönliche Schutzausrüstung sind während der Bearbeitung erforderlich, um die Beschäftigten zu schützen. Trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen ist Beryllium-Kupfer vollständig recycelbar und wird häufig für Hochleistungsanwendungen wiederaufbereitet.