Projekt

Um die erwünschten Eigenschaften von zweikomponentigen Kupferverbundhalbzeugen zu erreichen, müssen die Bleche vor dem Fügen mit oft umweltbelastenden Säuren oder organischen Lösungsmitteln behandelt werden. Im Projekt wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem Gießen und Fügen in einem Prozessschritt kombiniert werden. Dadurch verringert sich die Herstellungszeit und die chemischen Oberflächenbehandlungen entfallen. Das Projekt befasst sich mit einem Verbundgießverfahren, mit dem eine stoffschlüssige Bindung zwischen den Gießwerkstoffen Zinnbronze und Reinkupfer erreicht werden soll. Werkstoffverbunde ermöglichen verbesserte Gebrauchseigenschaften, da komplexe Funktionen mit nur einem Bauteil realisiert werden können. Die Zusammenstellung von Reinkupfer und Zinnbronze ist aufgrund der hohen Leitfähigkeit von Kupfer und der guten mechanischen Stabilität von Zinnbronze für elektrische Kontakte interessant.

Vorgehen:

- Zunächst wurden statische Gießversuche mit horizontaler und vertikaler Bindezone durchgeführt. Aufbauend darauf wurden in kontinuierlichen Verbundgießversuchen Zinnbronze-Substratbänder auf einer Pilot-Stranggießanlage gegossen und dieses Verfahren zum einstufigen Stranggießen von Verbundbändern erweitert.

- Die Auslegung des Verfahrens wurde durch eine Gießprozesssimulation mit der Software RWP WinCast® unterstützt. Die Simulation wurde auch genutzt, um das Scale-up in den industriellen Maßstab vorzubereiten.

- Die Materialqualität des Verbundes wurde mittels Ultraschall und mechanischer Prüfmethoden untersucht. Auch die umformtechnische Weiterverarbeitkeit der Verbunde wurde bewertet.

Ergebnisse:

- Die Möglichkeit der Herstellung eines Zinnbronze-Reinkupferverbundes in einem Verbundgießverfahren konnte in dem horizontalen Gießverfahren unter Beweis gestellt werden.

- Eine zu starke Oberflächenoxidation des zuerst gegossenen Werkstoffes verhindert die Ausbildung eines stoffschlüssigen Verbundes. Dieses Problem wurde gelöst, indem die Zinnbronze im Verbundgießvorgang partiell aufgeschmolzen wurde.

- Höhere Temperaturen von über 1040 °C führen zu einer stärkeren Durchmischung der beiden Werkstoffe.

- Die erzielte Materialqualität ist abhängig von den Gießparametern.

- Die gegossenen Verbundbänder konnten erfolgreich, ohne Delamination der Schichten, weiterverarbeitet werden.