EP4650470A1 - Bleifreier messing-push-pull-steckverbinder und dessen herstellungsverfahren - Google Patents

Bleifreier messing-push-pull-steckverbinder und dessen herstellungsverfahren

Info

Publication number
EP4650470A1
EP4650470A1 EP25175750.6A EP25175750A EP4650470A1 EP 4650470 A1 EP4650470 A1 EP 4650470A1 EP 25175750 A EP25175750 A EP 25175750A EP 4650470 A1 EP4650470 A1 EP 4650470A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brass
lead
push
housing
machining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25175750.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Quiter
Ulrich Wimmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaichi Electronics Deutschland GmbH
Original Assignee
Yamaichi Electronics Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaichi Electronics Deutschland GmbH filed Critical Yamaichi Electronics Deutschland GmbH
Publication of EP4650470A1 publication Critical patent/EP4650470A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a housing or housing component, a method for manufacturing a contact, a housing or housing component and a contact of a push-pull connector, a push-pull connector and the use of lead-free brass for manufacturing components of a push-pull connector.
  • Connectors are designed to accept a plug attached to a cable.
  • a connector receptacle typically has a socket into which the plug is inserted for connection.
  • the connector is pushed into the receptacle along a specific insertion direction, after which it locks into place.
  • the locking mechanism between the connector and receptacle can be released by pulling the connector in the opposite direction.
  • a connector consists of various interconnected components. These components must possess different properties to function correctly. For example, the housing components must meet specific requirements regarding strength, machinability, and feel. Parts of the connector designed to conduct electrical current, such as the contacts, must, on the other hand, exhibit high electrical conductivity and be easy to machine.
  • lead in brass is disadvantageous due to its high toxicity. Lead should be avoided, particularly in applications where brass frequently comes into contact with users, such as in drinking water systems or in the manual operation of connectors and the associated skin contact. Because of this toxicity, it is also expected that the use of lead in brass alloys will be prohibited by regulations in the future.
  • a method for manufacturing a housing of a push-pull connector a method for manufacturing a contact of a push-pull connector, a housing and a contact of a push-pull connector, a push-pull connector and a use of brass for manufacturing components of a push-pull connector are provided herein.
  • a fifth aspect of the invention describes a push-pull connector comprising at least one contact and a housing or housing component according to one of the preceding aspects.
  • a sixth aspect of the present invention is provided, which is the use of brass for the manufacture of components of a push-pull connector by machining, wherein the brass contains less than 0.1 wt% lead.
  • the aforementioned methods can be used to manufacture components, i.e. housings or housing parts and contacts, of a push-pull connector made of brass, which have a lead content of less than 0.1% by mass. and thus exhibit significantly reduced toxicity.
  • the present invention relates to the use of lead-free brass for the manufacture of components for push-pull connectors.
  • the term "brass” is not specifically restricted and encompasses any alloy of Cu and Zn containing at least 51% Cu by mass, as well as Zn as the second main component, i.e., the second highest mass fraction.
  • further elements may be included, which provide specific properties.
  • the brass described according to the present invention contains less than 0.1 wt% lead, preferably less than 0.05 wt% lead, and is hereinafter also referred to as "lead-free".
  • the present invention relates to a method for manufacturing a housing or housing component of a push-pull connector, comprising machining a metal workpiece, wherein the metal workpiece contains brass as its main component and wherein the brass contains less than 0.1 wt% lead.
  • the metal workpiece consists of lead-free brass.
  • machining of the metal workpiece refers to the removal of individual chips by mechanical force transmission.
  • a tool capable of removing chips from the metal workpiece is used, whereby either the workpiece or the tool is moved.
  • the workpiece can be held stationary, moved against or with the direction of rotation of the tool, or the workpiece can be rotated while the tool remains stationary.
  • machining metal include turning, drilling, milling, broaching, and sawing. In the method according to the invention, machining is preferably drilling or turning.
  • Whether a workpiece has been machined using machining techniques can be recognized by the characteristic surface machining marks. For example, grooves are visible around the circumference of round components.
  • the lead-free brass in the inventive process contains Cu and Zn and preferably one or more of Si, P, Mn, Ni, Al, Fe, and Sn.
  • Cu and Zn form the basic structure of the brass.
  • Other elements can be dissolved in the brass or present as particles.
  • the aforementioned preferred elements Si, P, Mn, Ni, and Al can impart improved mechanical properties to the brass, such as increased tensile strength and yield strength.
  • the addition of these elements, similar to the effect of lead particles can lead to improved machinability by promoting the timely breakage of the generated chip.
  • the lead-free brass consists of Cu and Zn.
  • the lead-free brass preferably contains copper in a proportion of 55 to 85 wt%, more preferably 60 to 80 wt%, and most preferably 65 to 80 wt%, and zinc in a proportion of 15 to 45 wt%, more preferably 20 to 40 wt%, and most preferably 20 to 35 wt%.
  • the brass contains the aforementioned proportions Due to its composition, particularly good strength of the brass and the manufactured housing, as well as excellent machinability of the workpiece, are guaranteed.
  • the lead-free brass contains Si in a proportion of 0.1 to 10.0 wt%, preferably 0.2 to 7.5 wt%, particularly preferably 0.3 to 5.0 wt%, further preferably 0.5 to 3.5 wt%, more preferably 1.0 to 3.5 wt%, more preferably 1.5 to 3.5 wt% and most preferably 2.0 to 3.5 wt%, and/or P in a proportion of 0.01 to 0.2 wt%, preferably 0.01 to 0.15 wt%, particularly preferably 0.02 to 0.1 wt%, more preferably 0.03 to 0.09 wt% and most preferably 0.04 to 0.07 wt%, and/or Mn in a proportion of 0.1 to 5.0 wt%, preferably 0.5 to 3.0 wt% and particularly preferably 1.0 to 2.0 wt%, and/or Ni in a proportion of 0.05 to 1.0 wt%, preferably 0.15 to 0.85 wt% and
  • the Ni content in the brass should not exceed 2.0% by mass, as an excessively high Ni content leads to impaired machinability.
  • Preferred examples of lead-free brass compositions according to the invention include alloys such as CuZn34Mn2SiAlNi and CuZn21Si3P.
  • the metal workpiece has a tensile strength of more than 450 MPa and/or a yield strength of more than 300 MPa and/or a modulus of elasticity of 90 to 130 GPa.
  • a tensile strength of 500 MPa or higher is particularly preferred. and/or a yield strength of 350 MPa or higher and/or a modulus of elasticity of 95 to 120 GPa.
  • Adherence to these mechanical properties of the brass workpiece ensures optimal further processing and its suitability for use in push-pull connectors.
  • optimal surface roughness can be achieved through machining to guarantee a pleasant feel for the user.
  • a typical machining process for the described brass is turning.
  • a cutting speed vc of 200 m/min can be set with feed rates f of 0.05 to 0.15 mm/revolution (mm/rev) and cutting depths ap of 0.10 to 2.00 mm.
  • a second aspect of the present invention relates to a housing or housing component of a push-pull connector, obtained by machining a metal workpiece, wherein the metal workpiece contains brass as its main component and wherein the brass contains less than 0.1% lead by mass.
  • the definitions and embodiments described for the inventive method for manufacturing a housing or housing component (first aspect) defined above also apply to the housing or housing component described herein.
  • the housing or housing component of the present invention is designed to accommodate and surround further components of the push-pull connector.
  • the term "housing component” includes components of a housing which, when assembled, fulfill the complete function of a housing. Examples of such housing components are rings, such as shielding rings, sockets and sleeves, as well as locking elements.
  • FIG. 1 a clamping sleeve that Figure 2 a shielding ring and the Figure 3 a locking part.
  • the housing or housing component is obtained from the inventive method, which has already been described. been.
  • the present invention relates to a method for producing a contact of a push-pull connector, comprising machining a metal workpiece, wherein the metal workpiece contains brass as its main component and wherein the brass contains less than 0.1 wt% lead.
  • the metal workpiece consists of lead-free brass.
  • the machining is preferably drilling, turning or milling.
  • the lead-free brass contains copper in a proportion of 55 to 65 wt%, more preferably 57 to 63 wt%, and most preferably 58 to 62 wt%, and zinc in a proportion of 35 to 45 wt%, more preferably 37 to 43 wt%, and most preferably 38 to 42 wt%.
  • the brass has this composition, particularly good strength of the material and the housing produced therefrom, as well as excellent machinability of the workpiece, are ensured. Furthermore, this preferred composition ensures high electrical conductivity of the brass.
  • the copper content is 58 wt% or more and less than 60 wt%, and the zinc content is more than 40 wt% and 42 wt% or less.
  • the lead-free brass in the process according to the invention contains Si and P and optionally one or more of Mn, Ni, Al, Te, S, Fe, and Sn.
  • Cu and Zn form the basic structure of the brass.
  • Other elements can be dissolved in the brass or present as particles.
  • the elements Si, P, Mn, Ni, and Al can impart improved mechanical properties to the brass, such as increased tensile strength and yield strength.
  • the addition of these elements similar to the case of lead particles, can lead to improved machinability by ensuring the timely breakage of the generated chip. is caused.
  • a lead-free brass composition consisting of Cu and Zn is particularly preferred for the inventive method for producing a contact. Furthermore, a lead-free brass composition selected from CuTeP and CuSP is particularly preferred.
  • Preferred examples of lead-free brass compositions according to the invention for use in the process defined above include alloys such as CuZn42 and CuZn40, of which CuZn42 is particularly preferred.
  • the brass metal workpiece in the inventive method for producing a contact preferably has an electrical conductivity of more than 18% IACS, more preferably 20% IACS or more, and particularly preferably 25% IACS or more. High electrical conductivity is particularly crucial for the production of contacts of a push-pull connector, since these are used for electrical transmission between the plug and the connector socket.
  • the metal workpiece has a tensile strength of more than 350 MPa and/or a yield strength of more than 180 MPa and/or a modulus of elasticity of 95 to 120 GPa.
  • a tensile strength of 400 MPa or higher and/or a yield strength of 200 MPa or higher and/or a modulus of elasticity of 100 to 110 GPa are particularly preferred. Maintaining these mechanical properties of the brass workpiece ensures optimal further processing and application in push-pull connectors.
  • optimal surface roughness can be achieved by machining. In particular, the surface roughness can be optimized to minimize the wear of a component over a long service life (e.g., 5000 mating cycles of a push-pull connector).
  • a typical machining process for the described brass is turning.
  • cutting speeds between 50 and 200 m/min can be set with feed rates of 0.02 to 0.10 mm/rev and cutting depths of 0.30 to 1.00 mm.
  • a fourth aspect of the present invention relates to a contact of a push-pull connector obtained by machining a metal workpiece, wherein the metal workpiece contains brass as its main component and wherein the brass contains less than 0.1% lead by mass.
  • the definitions and embodiments described above for the inventive method for producing a contact also apply to the contact described herein.
  • the contact of the present invention is configured to transmit electrical current between the push-pull connector and a plug connected thereto.
  • the contact can be in two forms: a female form designed to receive a male counterpart, and a male form designed to be received into a female counterpart.
  • FIG. 4 Exemplary embodiments of contacts of a push-pull connector according to the invention are described in the Figures 4 and 5 shown. This shows Figure 4 a female contact and the Figure 5 a male contact.
  • the contact has been obtained from the inventive method described above (3rd aspect).
  • the present invention relates to a push-pull connector comprising at least one contact and a housing or housing component, wherein at least one of the at least one contact and the housing or housing component is selected from the housing or housing component described above (2nd aspect) and the contact already described (4th aspect).
  • the push-pull connector according to the invention comprises both the housing or housing component described above (2nd aspect) and the contact described above (4th aspect).
  • the present invention relates to the use of brass for the manufacture of components of a push-pull connector by machining, wherein the brass contains less than 0.1 wt% lead.
  • a component of a push-pull connector is, in particular, a housing or housing part, or a contact.
  • the brass must possess specific properties to fulfill its respective function.
  • the preferred embodiments of the inventive method for manufacturing a housing or housing component of a push-pull connector which have already been described in detail above, can be applied when using brass to manufacture a housing or housing component of a push-pull connector by machining. Therefore, the above description of the preferred method characteristics is not limited to the specific method, but can also be applied to the use of brass for manufacturing a housing or housing component, or to the housing or housing component itself.
  • the machining process performed was a turning process and, in particular, a External longitudinal turning process with the following parameters: Machine: CINCOM L20 (Examples 1 and 2) CINCOM L12 (Examples 3 and 4, Reference Example 2) OPTIturn TH3309 (Reference example 1) Cooling lubricant: ECOCUT 216 (for reducing friction and improving heat dissipation) Tool geometry: VCGX 11 03 02-AL H10 Cutting material: hard metal Feed rate: variable Cutting depth: variable Cutting speed: variable
  • the surface roughness was determined using the following measurement method: The surface was visually inspected and the surface roughness was measured using a surface roughness measuring instrument with a stylus according to ISO 4288:1996.
  • Example 1 SW1 - CuZn21Si3P (Method for manufacturing a housing (component) - 1st aspect)
  • Example 2 S34 - CuZn34Mn2SiAlNi (Method for manufacturing a housing (component) - 1st aspect)
  • Example 2 the brass alloy S34 - CuZn34Mn2SiAlNi from the manufacturer Wieland was used.
  • This alloy consists of the components shown in Table 4.
  • the chip shapes for variable cutting depths and feed rates are shown in Figure 7
  • the surface roughness values and an assessment of machinability are shown in Tables 5 and 6.
  • S34 has a tensile strength of 450 to 650 MPa, a yield strength of 200 to 450 MPa, a modulus of elasticity of 117 GPa, and an electrical conductivity of 20% IACS.
  • Table 4 Composition of S34 - CuZn34Mn2SiAlNi element Mass fraction / Mass % Cu 62.0 Zn 34.5 Mn 1.5 Si 0.5 Al 0.5 Ni 0.5 Fe 0.5 Pb ⁇ 0.10
  • Example 3 M59 - CuZn42 (Method for establishing a contact - 3rd aspect)
  • M59 exhibits a tensile strength of ⁇ 360 to 680 MPa, a yield strength of ⁇ 200 to 560 MPa, a modulus of elasticity of 107 GPa, and an electrical conductivity of 24% IACS.
  • Table 7 Composition of M59 - CuZn42 element Mass fraction / Mass % Cu 58.0 Zn 42.0 Pb ⁇ 0.10
  • Example 4 M60 - CuZn40 (Method for making a contact - 3rd aspect)
  • the lead-containing brass alloy CuZn39Pb3 from the manufacturer Wieland was used.
  • This alloy consists of the components shown in Table 13.
  • the chip shapes for variable cutting depths and feed rates are shown in Figure 10 shown and the corresponding surface roughnesses are in the Figure 11
  • the process evaluation was good within the investigated process window.
  • CuZn39Pb3 exhibits a tensile strength of ⁇ 500 MPa, a yield strength of >_ 350 MPa, a modulus of elasticity of 96 GPa, and an electrical conductivity of 25% IACS.
  • Table 13 Composition of CuZn39Pb3 element Mass fraction / Mass % Cu 57.5 Zn 39.2 Pb 3.3
  • the material K55 - CuNi3SiMg from the manufacturer Wieland was used, which is not brass. It consists of the components shown in Table 14.
  • the chip shapes at variable depths of cut and feed rates are shown in Figure 12, and the corresponding surface roughness and an assessment of machinability are listed in Tables 15 and 16.
  • K55 has a tensile strength of 500 to 950 MPa, a yield strength of 400 to 860 MPa, a modulus of elasticity of 130 GPa, and an electrical conductivity of 50% IACS.
  • Table 14 Composition of K55 - CuNi3SiMg element Mass fraction / Mass % Cu 96.2 Ni 3.0 Si 0.65 Mg 0.15

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses oder Gehäusebestandteils, als auch eines Kontakts eines Push-Pull-Steckverbinders, ein Gehäuse oder einen Gehäusebestandteil und einen Kontakt eines Push-Pull-Steckverbinders, einen Push-Pull-Steckverbinder und die Verwendung von bleifreiem Messing zum Herstellen von Bauteilen eines Push-Pull-Steckverbinders.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses oder Gehäusebestandteils, ein Verfahren zum Herstellen eines Kontakts, ein Gehäuse oder einen Gehäusebestandteil und einen Kontakt eines Push-Pull-Steckverbinders, einen Push-Pull-Steckverbinder und die Verwendung von bleifreiem Messing zum Herstellen von Bauteilen eines Push-Pull-Steckverbinders.
  • Steckverbinder, insbesondere Push-Pull-Verbinder, sind dazu ausgelegt, einen an einem Kabel befestigten Stecker aufzunehmen. Eine mit dem Steckverbinder verbindbare Steckverbinderbuchse weist in der Regel eine Steckerbuchse auf, in die der Stecker zum Verbinden eingeführt wird. Um den Steckverbinder mit der Steckverbinderbuchse zu verbinden, wird der Steckverbinder in die Steckverbinderbuchse entlang einer Einsteckrichtung gedrückt, wonach dieser mit der Steckverbinderbuchse verriegelt. Ferner kann durch Ziehen des Steckverbinders entgegen der Einsteckrichtung die Verriegelung zwischen Steckverbinder und Steckverbinderbuchse gelöst werden.
  • In einem Steckverbinder sind verschiedene Bauteile miteinander verbunden. Diese Bauteile müssen verschiedene Eigenschaften aufweisen, um ihre Funktion einwandfrei erfüllen zu können. So müssen beispielsweise die Gehäuseteile besonderen Anforderungen an die Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Haptik genügen. Teile des Steckverbinders, die dazu ausgelegt sind, elektrischen Strom zu leiten, wie beispielsweise die Kontakte, müssen dagegen eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen und leicht zu bearbeiten sein.
  • Die oben genannten Anforderungen werden in Push-Pull-Steckverbindern beispielsweise durch den Einsatz von Messing als Material des Gehäuses und der Kontakte erfüllt. Durch seine hohe elektrische Leitfähigkeit sowie seine mechanischen Eigenschaften eignet sich Messing gut zur Herstellung von Gehäuse und Kontakten eines Steckverbinders. Insbesondere wird Automatenmessing eingesetzt, also ein Legierungstyp aus Kupfer (Cu) und Zink (Zn) mit geringen Bleigehalten (Pb) von beispielsweise 1 bis 4 Massen-%. Der Zusatz von Blei sorgt für eine leichte Bearbeitbarkeit, insbesondere bei der Anwendung von Zerspanungstechniken, wie beispielsweise Drehen, Fräsen und Bohren. Dabei wirken Bleipartikel, die nicht gleichmäßig im Messing festkörpergelöst sind, als Spanbrecher und ermöglichen so die Erzeugung von kleinen Spänen. Vor allem bei Zerspanungstechniken, welche Drehbewegungen aufweisen, etwa Bohren und Drehen, kann auf diese Weise ein Umwickeln von langen Spanabschnitten um die Zerspanungswerkzeuge verhindert werden.
  • Es ist allerdings nachteilig, Blei in Messing einzusetzen, da dieses eine erhöhte Toxizität aufweist. Insbesondere in Einsatzgebieten von Messing, in welchen häufiger Kontakt zu Anwendern auftritt, wie etwa dem Einsatz in der Trinkwasserversorgung oder bei der manuellen Bedienung von Steckverbindern und dem damit einhergehenden Hautkontakt, ist Blei zu vermeiden. Aufgrund dieser Toxizität ist zudem zu erwarten, dass der Einsatz von Blei in Messinglegierungen zukünftig regulatorisch unterbunden wird.
  • Es besteht also ein Bedarf nach bleifreiem Messing zur Verwendung in Steckverbindern und insbesondere nach einem Herstellungsverfahren von Bauteilen eines Steckverbinders, welches Zerspanungstechniken umfasst und in welchem bleifreies Messing eingesetzt wird.
  • Diese technische Problemstellung wird durch die in den Patentansprüchen vorgesehenen Ausführungsformen gelöst.
  • Insbesondere wird hierin ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses eines Push-Pull-Steckverbinders, ein Verfahren zum Herstellen eines Kontakts eines Push-Pull-Steckverbinders, ein Gehäuse und ein Kontakt eines Push-Pull-Steckverbinders, ein Push-Pull-Steckverbinder und eine Verwendung eines Messings zum Herstellen von Bauteilen eines Push-Pull-Steckverbinders bereitgestellt.
  • In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses oder eines Gehäusebestandteils eines Push-Pull-Steckverbinders bereitgestellt, umfassend:
    • Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei
    • das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält,
    • wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält.
  • In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Gehäuse oder Gehäusebestandteil eines Push-Pull-Steckverbinders bereitgestellt, welches erhalten ist durch:
    • Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei
    • das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält,
    • wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kontakts eines Push-Pull-Steckverbinders, umfassend:
    • Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei
    • das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält,
    • wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält.
  • Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Kontakt eines Push-Pull-Steckverbinders, welcher erhalten ist durch:
    • Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei
    • das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält,
    • wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält.
  • Ein fünfter Aspekt der Erfindung beschreibt einen Push-Pull-Steckverbinder, umfassend mindestens einen Kontakt und ein Gehäuse oder einen Gehäusebestandteil gemäß eines der vorstehenden Aspekte.
  • Weiterhin ist ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, welche eine Verwendung eines Messings zum Herstellen von Bauteilen eines Push-Pull-Steckverbinders durch Zerspanen ist, wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält.
  • Insbesondere können mit den vorstehend genannten Verfahren Bauteile, also Gehäuse oder Gehäusebestandteile und Kontakte, eines Push-Pull-Steckverbinders aus Messing hergestellt werden, welche einen Bleianteil von weniger als 0,1 Massen-% und damit eine stark verminderte Toxizität aufweisen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von bleifreiem Messing für die Herstellung von Bauteilen von Push-Pull-Steckverbindern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "Messing" nicht besonders eingeschränkt und umfasst jede Legierung aus Cu und Zn, welche mindestens 51 Massen-% Cu, sowie Zn als zweite Hauptkomponente, also dem zweithöchsten Massenanteil, enthält. Optional können weitere Elemente enthalten sein, welche für spezielle Eigenschaften sorgen.
  • Das gemäß der vorliegenden Erfindung beschriebene Messing enthält weniger als 0,1 Massen-% Blei, bevorzugt weniger als 0,05 Massen-% Blei, und wird nachfolgend auch als "bleifrei" bezeichnet.
  • In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses oder Gehäusebestandteils eines Push-Pull-Steckverbinders, umfassend Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält und wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Metallwerkstück aus bleifreiem Messing.
  • In diesem Zusammenhang bezeichnet der Ausdruck "Zerspanen" des Metallwerkstücks das Abtrennen von einzelnen Spänen durch mechanische Kraftübertragung. Dabei wird typischerweise ein Werkzeug, das in der Lage ist, Späne von dem Metallwerkstück abzutragen, eingesetzt, wobei entweder das Werkstück oder das Werkzeug bewegt wird. Beispielsweise kann das Werkstück in Ruhe gehalten werden, entgegen oder mit der Drehrichtung des Werkzeuges bewegt werden. Weiterhin kann das Werkstück gedreht werden und das Werkzeug in Ruhe gehalten werden. Beispiele für das Zerspanen von Metall sind das Drehen, Bohren, Fräsen, Stoßen und Sägen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Zerspanen vorzugsweise Bohren oder Drehen.
  • Die Anwendung von Zerspanungstechniken bei der Herstellung von Bauteilen von Push-Pull-Steckverbindern ermöglicht eine hohe Genauigkeit der Abmessungen der Bauteile wie beispielsweise des Durchmessers und der Radien an Innenkanten. Weiterhin sind keine Formschrägen und Werkzeugtrennebenen vorhanden und die Erstellung von Hinterschnitten im Innenbereich wird ermöglicht.
  • Ob ein Werkstück mit Zerspanungstechniken bearbeitet wurde, kann an den charakteristischen oberflächlichen Bearbeitungsspuren erkannt werden. So sind bei runden Bauteilen umlaufend Riefen erkennbar.
  • Beim Zerspanen von bleifreiem Messing tritt häufig eine schlechte Zerspanbarkeit auf, d.h. die Späne brechen nur selten und können sich beispielsweise um das eingesetzte Werkzeug wickeln und so den Arbeitsgang behindern. Dieses Problem ist insbesondere beim Drehen und Bohren eines Werkstücks zu beobachten. Zusätzlich sind große Späne, die beim Zerspanen von bleifreiem Messing entstehen, schlecht aus dem Bearbeitungsraum entfernbar.
  • Weiterhin enthält das bleifreie Messing in dem erfindungsgemäßen Verfahren Cu und Zn und bevorzugt eines oder mehrere von Si, P, Mn, Ni, Al, Fe und Sn. Wie bereits beschrieben, bilden Cu und Zn die Grundstruktur des Messings. Weitere Elemente können im Messing festkörpergelöst sein oder als Partikel vorliegen. Insbesondere die genannten bevorzugten Elemente Si, P, Mn, Ni und Al können dem Messing verbesserte mechanische Eigenschaften verleihen wie etwa eine erhöhte Zugfestigkeit und Dehngrenze. Außerdem kann der Zusatz dieser Elemente ähnlich wie im Fall von Bleipartikeln zu einer verbesserten Zerspanbarkeit führen, indem das rechtzeitige Brechen des erzeugten Spans hervorgerufen wird.
  • In einer spezifischen Ausführungsform des vorstehend definierten Verfahrens besteht das bleifreie Messing aus Cu und Zn.
  • In dem vorstehend beschriebenen Verfahren enthält das bleifreie Messing bevorzugt Cu in einem Anteil von 55 bis 85 Massen-%, mehr bevorzugt von 60 bis 80 Massen-% und am meisten bevorzugt in einem Anteil von 65 bis 80 Massen-%, und Zn in einem Anteil von 15 bis 45 Massen-%, mehr bevorzugt von 20 bis 40 Massen-% und am meisten bevorzugt von 20 bis 35 Massen-%. Wenn das Messing die genannte Zusammensetzung aufweist, sind eine besonders gute Festigkeit des Messings und des hergestellten Gehäuses und eine hervorragende Bearbeitbarkeit des Werkstücks gewährleistet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das bleifreie Messing Si in einem Anteil von 0,1 bis 10,0 Massen-%, bevorzugt von 0,2 bis 7,5 Massen-%, besonders bevorzugt von 0,3 bis 5,0 Massen-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 3,5 Massen-%, weiter bevorzugt von 1,0 bis 3,5 Massen-%, weiter bevorzugt von 1,5 bis 3,5 Massen-% und am meisten bevorzugt von 2,0 bis 3,5 Massen-%, und/oder P in einem Anteil von 0,01 bis 0,2 Massen-%, bevorzugt von 0,01 bis 0,15 Massen-%, besonders bevorzugt von 0,02 bis 0,1 Massen-%, weiter bevorzugt von 0,03 bis 0,09 Massen-% und am meisten bevorzugt von 0,04 bis 0,07 Massen-%, und/oder Mn in einem Anteil von 0,1 bis 5,0 Massen-%, bevorzugt von 0,5 bis 3,0 Massen-% und besonders bevorzugt von 1,0 bis 2,0 Massen-%, und/oder Ni in einem Anteil von 0,05 bis 1,0 Massen-%, bevorzugt von 0,15 bis 0,85 Massen-% und besonders bevorzugt von 0,3 bis 0,7 Massen-%, und/oder Al in einem Anteil von 0,05 bis 1,0 Massen-%, bevorzugt von 0,15 bis 0,85 Massen-% und besonders bevorzugt von 0,3 bis 0,7 Massen-%, und/oder Fe in einem Anteil von 0,1 bis 2,0 Massen-% und bevorzugt von 0,2 bis 1,5 Massen-%, und/oder Sn in einem Anteil von 0,1 bis 0,45 Massen-% und bevorzugt von 0,2 bis 0,4 Massen-% oder eine Kombination mehrerer oder aller der genannten Elemente in ihren vorstehend definierten Anteilen. Im Fall, dass die beschriebenen Gehalte erfüllt sind, kann eine verbesserte Zerspanbarkeit des Messings erreicht werden.
  • Insbesondere sollte ein Ni-Anteil in dem Messing von 2,0 Massen-% nicht überschritten werden, da ein zu hoher Ni-Anteil zu einer verschlechterten Zerspanbarkeit führt.
  • Bevorzugte Beispiele von erfindungsgemäßen bleifreien Messingzusammensetzungen schließen Legierungen ein wie CuZn34Mn2SiAlNi und CuZn21Si3P.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Metallwerkstück eine Zugfestigkeit von mehr als 450 MPa und/oder eine Dehngrenze von mehr als 300 MPa und/oder einen Elastizitätsmodul von 90 bis 130 GPa auf. Besonders bevorzugt sind eine Zugfestigkeit von 500 MPa oder höher und/oder eine Dehngrenze von 350 MPa oder höher und/oder einen Elastizitätsmodul von 95 bis 120 GPa. Die Einhaltung dieser mechanischen Eigenschaften des Messing-Metallwerkstücks gewährleisten eine optimale Weiterverarbeitung und die vorteilhafte Eignung in der Anwendung in Push-Pull-Steckverbindern. Weiterhin kann im Rahmen der genannten mechanischen Eigenschaften durch Zerspanen eine optimale Oberflächenrauigkeit erreicht werden, um die Haptik für den Benutzer zu garantieren.
  • Ein typisches Zerspanungsverfahren des beschriebenen Messings ist das Drehen. Dabei kann beispielsweise eine Schnittgeschwindigkeit vc von 200 m/min bei Vorschüben f von 0,05 bis 0,15 mm/Umdrehung (mm/U) und Schnitttiefen ap von 0,10 bis 2,00 mm eingestellt werden.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Gehäuse oder Gehäusebestandteil eines Push-Pull-Steckverbinders, welches erhalten ist durch Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält und wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält. Sofern nicht nachstehend anders angegeben finden die Definitionen und Ausführungsformen, welche für das vorstehend definierte erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses oder Gehäusebestandteils (1. Aspekt) beschrieben wurden, auch Anwendung auf das hierin beschriebene Gehäuse oder den Gehäusebestandteil.
  • Das Gehäuse oder der Gehäusebestandteil der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgelegt, weitere Bauteile des Push-Pull-Steckverbinders aufzunehmen und zu umgeben. Unter den Begriff Gehäusebestandteil fallen Bestandteile eines Gehäuses, die in ihrem Zusammenschluss die vollständige Funktion eines Gehäuses erfüllen. Beispiele für solche Gehäusebestandteile sind Ringe, wie etwa Abschirmungsringe, Buchsen und Hülsen sowie Verriegelungsteile.
  • Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Gehäusebestandteilen eines Push-Pull-Steckverbinders sind in den Figuren 1 bis 3 gezeigt. Dabei zeigt die Figur 1 eine Klemmhülse, die Figur 2 einen Abschirmungsring und die Figur 3 ein Verriegelungsteil.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse oder der Gehäusebestandteil aus dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches bereits beschrieben wurde, erhalten worden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kontakts eines Push-Pull-Steckverbinders, umfassend Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält und wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Metallwerkstück aus bleifreiem Messing.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Zerspanen vorzugsweise Bohren, Drehen oder Fräsen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das bleifreie Messing Cu in einem Anteil von 55 bis 65 Massen-%, mehr bevorzugt von 57 bis 63 Massen-% und am meisten bevorzugt von 58 bis 62 Massen-%, und Zn in einem Anteil von 35 bis 45 Massen-%, mehr bevorzugt von 37 bis 43 Massen-% und am meisten bevorzugt von 38 bis 42 Massen-%. Wenn das Messing die genannte Zusammensetzung aufweist, sind eine besonders gute Festigkeit des Materials und des daraus hergestellten Gehäuses und eine hervorragende Bearbeitbarkeit des Werkstücks gewährleistet. Weiterhin kann durch diese bevorzugte Zusammensetzung eine hohe elektrische Leitfähigkeit des Messings sichergestellt werden. In Bezug auf eine optimale Zerspanbarkeit liegt der Cu-Anteil bei 58 Massen-% oder mehr und weniger als 60 Massen-% und der Zn-Anteil bei mehr als 40 Massen-% und 42 Massen-% oder weniger.
  • Weiterhin enthält das bleifreie Messing in dem erfindungsgemäßen Verfahren Si und P und gegebenenfalls eines oder mehrere von Mn, Ni, Al, Te, S, Fe und Sn. Wie bereits beschrieben, bilden Cu und Zn die Grundstruktur des Messings. Weitere Elemente können im Messing festkörpergelöst sein oder als Partikel vorliegen. Insbesondere die Elemente Si, P, Mn, Ni und Al können dem Messing verbesserte mechanische Eigenschaften verleihen wie etwa eine erhöhte Zugfestigkeit und Dehngrenze. Außerdem kann der Zusatz dieser Elemente ähnlich wie im Fall von Bleipartikeln zu einer verbesserten Zerspanbarkeit führen, indem das rechtzeitige Brechen des erzeugten Spans hervorgerufen wird.
  • Besonders bevorzugt für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Kontakts ist eine bleifreie Messingzusammensetzung, welche aus Cu und Zn besteht. Weiterhin ist eine bleifreie Messingzusammensetzung besonders bevorzugt, welche ausgewählt ist aus CuTeP und CuSP.
  • Bevorzugte Beispiele von erfindungsgemäßen bleifreien Messingzusammensetzungen für den Einsatz in dem vorstehend definierten Verfahren schließen Legierungen wie CuZn42 und CuZn40 ein, von denen insbesondere CuZn42 bevorzugt ist.
  • Das Messing-Metallwerkstück in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Kontakts weist bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 18 % IACS, mehr bevorzugt von 20 % IACS oder mehr und besonders bevorzugt von 25 % IACS oder mehr auf. Eine hohe elektrische Leitfähigkeit ist insbesondere entscheidend für die Herstellung von Kontakten eines Push-Pull-Steckverbinders, da diese für die elektrische Übertragung zwischen Stecker und Verbinderbuchse verwendet werden.
  • Eine elektrische Leitfähigkeit, welche in % IACS (International Annealed Copper Standard) angegeben ist, bezeichnet eine anteilige elektrische Leitfähigkeit in Bezug auf die Leitfähigkeit von reinem geglühten Kupfer von 100 % IACS = 58 × 106 S/m.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Metallwerkstück eine Zugfestigkeit von mehr als 350 MPa und/oder eine Dehngrenze von mehr als 180 MPa und/oder einen Elastizitätsmodul von 95 bis 120 GPa auf. Besonders bevorzugt sind eine Zugfestigkeit von 400 MPa oder höher und/oder eine Dehngrenze von 200 MPa oder höher und/oder einen Elastizitätsmodul von 100 bis 110 GPa. Die Einhaltung dieser mechanischen Eigenschaften des Messing-Metallwerkstücks sorgen für eine optimale Weiterverarbeitung und Anwendung in Push-Pull-Steckverbindern. Weiterhin kann im Rahmen der genannten mechanischen Eigenschaften durch Zerspanen eine optimale Oberflächenrauigkeit erreicht werden. Insbesondere kann die Oberflächenrauigkeit optimiert werden, um den Verschleiß eines Bauteils über eine lange Lebensdauer (z.B. 5000 Steckzyklen eines Push-Pull-Steckverbinders) zu minimieren.
  • Ein typisches Zerspanungsverfahren des beschriebenen Messings ist das Drehen. Dabei kann beispielsweise eine Schnittgeschwindigkeit zwischen 50 und 200 m/min bei Vorschüben von 0,02 bis 0,10 mm/U und Schnitttiefen von 0,30 bis 1,00 mm eingestellt werden.
  • Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Kontakt eines Push-Pull-Steckverbinders, welcher erhalten ist durch Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält und wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält. Sofern nicht nachstehend anders angegeben, finden die Definitionen und Ausführungsformen, welche vorstehend für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Kontakts (3. Aspekt) beschrieben wurden, auch Anwendung auf den hierin beschriebenen Kontakt.
  • Der Kontakt der vorliegenden Erfindung ist dazu eingerichtet, elektrischen Strom zwischen dem Push-Pull-Steckverbinder und einem damit verbundenen Stecker zu übertragen. Der Kontakt kann in zwei Formen vorliegen, einer weiblichen Form, die dazu ausgelegt ist, ein männliches Gegenstück aufzunehmen, und einer männlichen Form, die dazu ausgelegt ist, in ein weibliches Gegenstück aufgenommen zu werden.
  • Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Kontakten eines Push-Pull-Steckverbinders sind in den Figuren 4 und 5 gezeigt. Dabei zeigt die Figur 4 einen weiblichen Kontakt und die Figur 5 einen männlichen Kontakt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kontakt aus dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches vorstehend beschrieben wurde (3. Aspekt), erhalten worden.
  • Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Push-Pull-Steckverbinder, umfassend mindestens einen Kontakt und ein Gehäuse oder Gehäusebestandteil, wobei mindestens eines des mindestens einen Kontakts und des Gehäuses oder Gehäusebestandteils ausgewählt ist aus dem vorstehend beschriebenen Gehäuse oder Gehäusebestandteil (2. Aspekt) und dem bereits beschriebenen Kontakt (4. Aspekt).
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Push-Pull-Steckverbinder sowohl das vorstehend beschriebene Gehäuse oder Gehäusebestandteil (2. Aspekt) als auch den vorstehend beschriebenen Kontakt (4. Aspekt).
  • Gemäß einem sechsten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Messings zum Herstellen von Bauteilen eines Push-Pull-Steckverbinders durch Zerspanen, wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält.
  • Ein Bauteil eines Push-Pull-Steckverbinders ist insbesondere ein Gehäuse oder Gehäusebestandteil oder ein Kontakt. Abhängig vom herzustellenden Bauteil ist es erforderlich, dass das Messing spezifische Eigenschaften aufweist, um die jeweilige Funktion des Bauteils erfüllen zu können.
  • In der Verwendung eines Messings zum Herstellen eines Gehäuses oder Gehäusebestandteils eines Push-Pull-Steckverbinders durch Zerspanen können die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Gehäuses oder Gehäusebestandteils eines Push-Pull-Steckverbinders angewandt werden, welche bereits vorstehend detailliert beschrieben wurden. Insofern ist die obige Beschreibung der bevorzugten Verfahrenseigenschaften nicht eingeschränkt auf das spezifische Verfahren, sondern kann weiterhin auf die Verwendung des Messings zum Herstellen eines Gehäuses oder Gehäusebestandteils oder auf das Gehäuse oder den Gehäusebestandteil selbst angewandt werden.
  • Hinsichtlich der Verwendung eines Messings zum Herstellen eines Kontakts eines Push-Pull-Steckverbinders durch Zerspanen sind die vorstehenden Definitionen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kontakts eines Push-Pull-Steckverbinders ebenfalls anzuwenden. Insofern ist die obige Beschreibung der bevorzugten Verfahrenseigenschaften nicht eingeschränkt auf das spezifische Verfahren, sondern kann weiterhin auf die Verwendung des Messings zum Herstellen eines Kontakts oder auf den Kontakt selbst angewandt werden.
  • Die Figuren zeigen:
    • Figur 1 zeigt eine beispielhafte Klemmhülse nach der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 2 zeigt einen beispielhaften Abschirmungsring nach der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Verriegelungsteil nach der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 4 zeigt einen beispielhaften weiblichen Kontakt nach der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 5 zeigt einen beispielhaften männlichen Kontakt nach der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 6 zeigt verschiedene Spanformen, welche beim Zerspanen des Messings SW1 - CuZn21Si3P (Beispiel 1) erhalten worden sind.
    • Figur 7 zeigt verschiedene Spanformen, welche beim Zerspanen des Messings S34 - CuZn34Mn2SiAlNi (Beispiel 2) erhalten worden sind.
    • Figur 8 zeigt verschiedene Spanformen, welche beim Zerspanen des Messings M59 - CuZn42 (Beispiel 3) erhalten worden sind.
    • Figur 9 zeigt verschiedene Spanformen, welche beim Zerspanen des Messings M60 - CuZn40 (Beispiel 4) erhalten worden sind.
    • Figur 10 zeigt verschiedene Spanformen, welche beim Zerspanen des Messings CuZn39Pb3 (Referenzbeispiel 1) erhalten worden sind.
    • Figur 11 zeigt die Oberflächenrauigkeit nach dem Drehen des Messings CuZn39Pb3 (Referenzbeispiel 1).
    • Figur 12 zeigt verschiedene Spanformen, welche beim Zerspanen des Werkstoffs K55 - CuNi3SiMg (Referenzbeispiel 2) erhalten worden sind.
    Beispiele
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail in Bezug auf Beispielausführungen beschrieben. Insbesondere wurden verschiedene Messingwerkstoffe zerspant und ihre Spanform beurteilt. Weiterhin wurde die Oberflächenrauigkeit des Werkstücks nach dem Zerspanen gemessen.
    • Messverfahren: Werkstoffzusammensetzung:
  • In den folgenden Beispielen wurden (Messing-)werkstoffe des Herstellers Wieland verwendet wie in jedem Beispiel angegeben. Die aufgeführten Zusammensetzungen entsprechen den Angaben des Herstellers.
    • Spanformen und Beurteilung dieser:
  • Zur Ermittlung der Zerspanbarkeit des jeweiligen Werkstoffs wurde ein Musterwerkstück mit verschiedenen Schnitttiefen ap und Vorschüben f gedreht und die daraus abgetrennten Späne wurden gesammelt. Die Schnittgeschwindigkeit wurde in Abhängigkeit des Werkstoffes eingestellt. Diese wurden fotografiert und in den Figuren 5 bis 10 dargestellt. Weiterhin wurden der Drehprozess in Bezug auf seine Zerspanbarkeit beurteilt und die Zerspanbarkeit in 4 Gruppen eingeteilt:
    unbrauchbar Span bricht nicht und bildet als langer, breiter Span ungleichmäßige Knäuel, welche sich um die Werkzeuge wickeln können.
    kritisch Span bricht nicht und bildet als langer, dünner Span gleichmäßige Knäuel, welche sich mit geringerer Wahrscheinlichkeit um die Werkzeuge wickeln können.
    brauchbar Span bricht nicht, liegt jedoch sehr eng um die eigene Achse gedreht vor, was ein Umwickeln der Werkzeuge mit hoher Wahrscheinlichkeit verhindert.
    gut Span bricht regelmäßig, Umwickeln der Werkzeuge wird verhindert und entstehende Späne sind leicht entfernbar.
    • Zerspanungsprozess:
  • Der durchgeführte Zerspanungsprozess war ein Drehprozess und insbesondere ein Außenlängsdrehprozess mit den folgenden Parametern:
    Maschine: CINCOM L20 (Beispiele 1 und 2)
    CINCOM L12 (Beispiele 3 und 4, Referenzbeispiel 2)
    OPTIturn TH3309 (Referenzbeispiel 1)
    Kühlschmierstoff: ECOCUT 216 (zur Verminderung der Reibung und Verbesserung der Wärmeabfuhr)
    Werkzeuggeometrie: VCGX 11 03 02-AL H10
    Schneidstoff: Hartmetall
    Vorschub: variabel
    Schnitttiefe: variabel
    Schnittgeschwindigkeit: variabel
    • Oberflächenrauigkeit:
  • Bei früheren bleifreien Legierungsvarianten konnte die gewünschte "Rauheit" wie von bleihaltigen Werkstoffen nicht erreicht werden. Anzeichen von ausgerissenen Teilchen sind zu erkennen gewesen sowie ein erhöhter Werkzeugverschleiß. Um eine mit bleihaltigen Legierungen vergleichbare Oberflächengüte zu erreichen, mussten die Prozessparameter beim Zerspanen verändert werden. Je nach Legierungszusammensetzung gab es bei gleichen Prozessparametern unterschiedliche Oberflächengüten.
  • Die Oberflächenrauigkeit wurde mit dem folgenden Messverfahren bestimmt:
    Die Oberfläche wurde visuell überprüft und die Oberflächenrauigkeit mittels eines Oberflächenrauheitsmessgeräts mit Tastnadel nach ISO 4288:1996 gemessen.
    • Beispiel 1: SW1 - CuZn21Si3P (Verfahren zum Herstellen eines Gehäuse(-bestandteils) - 1. Aspekt)
  • In Beispiel 1 wurde der Messingwerkstoff SW1 - CuZn21Si3P Ecobrass des Herstellers Wieland verwendet. Dieser besteht aus den in Tabelle 1 gezeigten Bestandteilen. Die Spanformen bei variablen Schnitttiefen und Vorschüben sind in Figur 6 gezeigt und die dazugehörigen Oberflächenrauigkeiten sowie eine Beurteilung der Zerspanbarkeit sind in den Tabellen 2 und 3 aufgeführt. Der Drehprozess wurde mit einer Schnittgeschwindigkeit von v = 200 m/min durchgeführt. Es wurden Schnitttiefen von 0,10 bis 2,00 mm sowie Vorschübe von 0,05 bis 0,15 mm/U getestet. SW1 weist eine Zugfestigkeit von ≥ 670 MPa, eine Dehngrenze von ≥ 400 MPa, einen Elastizitätsmodul von 100 GPa und eine elektrische Leitfähigkeit von 7,8 % IACS auf. Tabelle 1: Zusammensetzung von SW1 - CuZn21Si3P
    Element Massenanteil / Massen-%
    Cu 76,0
    Zn 20,95
    Si 3,0
    P 0,05
    Pb < 0,09
    • Beispiel 2: S34 - CuZn34Mn2SiAlNi (Verfahren zum Herstellen eines Gehäuse(-bestandteils) - 1. Aspekt)
  • In Beispiel 2 wurde der Messingwerkstoff S34 - CuZn34Mn2SiAlNi des Herstellers Wieland verwendet. Dieser besteht aus den in Tabelle 4 gezeigten Bestandteilen. Die Spanformen bei variablen Schnitttiefen und Vorschüben sind in Figur 7 gezeigt und die dazugehörigen Oberflächenrauigkeiten sowie eine Beurteilung der Zerspanbarkeit sind in den Tabellen 5 und 6 aufgeführt. Der Drehprozess wurde mit einer Schnittgeschwindigkeit von v = 200 m/min durchgeführt. Es wurden Schnitttiefen von 0,10 bis 2,00 mm sowie Vorschübe von 0,05 bis 0,15 mm/U getestet. S34 weist eine Zugfestigkeit von 450 bis 650 MPa, eine Dehngrenze von 200 bis 450 MPa, einen Elastizitätsmodul von 117 GPa und eine elektrische Leitfähigkeit von 20 % IACS auf. Tabelle 4: Zusammensetzung von S34 - CuZn34Mn2SiAlNi
    Element Massenanteil / Massen-%
    Cu 62,0
    Zn 34,5
    Mn 1,5
    Si 0,5
    Al 0,5
    Ni 0,5
    Fe 0,5
    Pb < 0,10
    • Beispiel 3: M59 - CuZn42 (Verfahren zum Herstellen eines Kontakts - 3. Aspekt)
  • In Beispiel 3 wurde der Messingwerkstoff M59 - CuZn42 des Herstellers Wieland verwendet (Werkstoffnorm DIN EN 12164 (Stange) bzw. DIN EN 12166 (Draht)). Dieser besteht aus den in Tabelle 7 gezeigten Bestandteilen. Die Spanformen bei variablen Schnitttiefen und Vorschüben sind in Figur 8 gezeigt und die dazugehörigen Oberflächenrauigkeiten sowie eine Beurteilung der Zerspanbarkeit sind in den Tabellen 8 und 9 aufgeführt. Der Drehprozess wurde mit einer Schnittgeschwindigkeit von v = 50 - 100 m/min durchgeführt. Es wurden Schnitttiefen von 0,30 bis 1,00 mm sowie Vorschübe von 0,02 bis 0,10 mm/U getestet. M59 weist eine Zugfestigkeit von ≥ 360 bis 680 MPa, eine Dehngrenze von ≥ 200 bis 560 MPa, einen Elastizitätsmodul von 107 GPa und eine elektrische Leitfähigkeit von 24 % IACS auf. Tabelle 7: Zusammensetzung von M59 - CuZn42
    Element Massenanteil / Massen-%
    Cu 58,0
    Zn 42,0
    Pb < 0,10
    • Beispiel 4: M60 - CuZn40 (Verfahren zum Herstellen eines Kontakts - 3. Aspekt)
  • In Beispiel 4 wurde der Messingwerkstoff M60 - CuZn40 des Herstellers Wieland verwendet. Dieser besteht aus den in Tabelle 10 gezeigten Bestandteilen. Die Spanformen bei variablen Schnitttiefen und Vorschüben sind in Figur 9 gezeigt und die dazugehörigen Oberflächenrauigkeiten sowie eine Beurteilung der Zerspanbarkeit sind in den Tabellen 11 und 12 aufgeführt. Der Drehprozess wurde mit einer Schnittgeschwindigkeit von v = 50 - 100 m/min durchgeführt. Es wurden Schnitttiefen von 0,30 bis 1,00 mm sowie Vorschübe von 0,02 bis 0,10 mm/U getestet. M60 weist eine Zugfestigkeit von 360 bis 500 MPa, eine Dehngrenze von 300 bis 350 MPa, einen Elastizitätsmodul von 95 GPa und eine elektrische Leitfähigkeit von 25 % IACS auf. Tabelle 10: Zusammensetzung von M60 - CuZn40
    Element Massenanteil / Massen-%
    Cu 60,0
    Zn 40,0
    Pb < 0,10
    • Referenzbeispiel 1: CuZn39Pb3
  • In Referenzbeispiel 1 wurde der bleihaltige Messingwerkstoff CuZn39Pb3 des Herstellers Wieland verwendet. Dieser besteht aus den in Tabelle 13 gezeigten Bestandteilen. Die Spanformen bei variablen Schnitttiefen und Vorschüben sind in Figur 10 gezeigt und die dazugehörigen Oberflächenrauigkeiten sind in der Figur 11 dargestellt. Die Prozessbeurteilung war im untersuchten Prozessfenster gut. Der Drehprozess wurde mit einer Schnittgeschwindigkeit von v = 190 m/min durchgeführt. Es wurden Schnitttiefen von 0,20 bis 2,50 mm sowie Vorschübe von 0,1 bis 0,4 mm/U getestet. CuZn39Pb3 weist eine Zugfestigkeit von ≥ 500 MPa, eine Dehngrenze von >_ 350 MPa, einen Elastizitätsmodul von 96 GPa und eine elektrische Leitfähigkeit von 25 % IACS auf. Tabelle 13: Zusammensetzung von CuZn39Pb3
    Element Massenanteil / Massen-%
    Cu 57,5
    Zn 39,2
    Pb 3,3
    • Referenzbeispiel 2: K55 - CuNi3SiMg
  • In Referenzbeispiel 2 wurde der Werkstoff K55 - CuNi3SiMg des Herstellers Wieland verwendet, welcher kein Messing ist. Dieser besteht aus den in Tabelle 14 gezeigten Bestandteilen. Die Spanformen bei variablen Schnitttiefen und Vorschüben sind in Figur 12 gezeigt und die dazugehörigen Oberflächenrauigkeiten sowie eine Beurteilung der Zerspanbarkeit sind in den Tabellen 15 und 16 aufgeführt. Der Drehprozess wurde mit einer Schnittgeschwindigkeit von v = 200 m/min durchgeführt. Es wurden Schnitttiefen von 0,30 bis 1,00 mm sowie Vorschübe von 0,02 bis 0,10 mm/U getestet. K55 weist eine Zugfestigkeit von 500 bis 950 MPa, eine Dehngrenze von 400 bis 860 MPa, einen Elastizitätsmodul von 130 GPa und eine elektrische Leitfähigkeit von 50 % IACS auf. Tabelle 14: Zusammensetzung von K55 - CuNi3SiMg
    Element Massenanteil / Massen-%
    Cu 96,2
    Ni 3,0
    Si 0,65
    Mg 0,15
  • Wie aus den Tabellen 3, 6, 9, 12 und 16 sowie den Figuren 5 bis 9 und 11 ersichtlich ist, konnten die untersuchten Werkstoffe, welche die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung erfüllten, in spezifischen Prozessfenstern unter Erzeugung brauchbarer Spanformen zerspant werden. Das bleihaltige Messing in Referenzbeispiel 1 wies eine gute Zerspanbarkeit auf, während der Werkstoff K55 in Referenzbeispiel 2 nicht brauchbar verarbeitet werden konnte. Es ist weiterhin zu bemerken, dass M59 eine bessere Zerspanbarkeit aufweist als M60.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses oder eines Gehäusebestandteils eines Push-Pull-Steckverbinders, umfassend:
    Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei
    das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält,
    wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält,
    wobei das Messing Si in einem Anteil von 0,1 bis 10,0 Massen-% und P in einem Anteil von 0,01 bis 0,2 Massen-% enthält.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messing Cu und Zn enthält und gegebenenfalls eines oder mehrere von Mn, Ni und Al enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Messing Cu in einem Anteil von 55 bis 85 Massen-%, bevorzugt von 60 bis 80 Massen-%, und Zn in einem Anteil von 15 bis 45 Massen-%, bevorzugt von 20 bis 40 Massen-%, enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Messing eines oder mehrere von
    Mn in einem Anteil von 0,1 bis 5,0 Massen-%,
    Ni in einem Anteil von 0,05 bis 1,0 Massen-%,
    Al in einem Anteil von 0,05 bis 1,0 Massen-% oder
    Kombinationen davon enthält.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Metallwerkstück eine Zugfestigkeit von mehr als 450 MPa und/oder eine Dehngrenze von mehr als 300 MPa und/oder einen Elastizitätsmodul von 90 bis 130 GPa aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Zerspanen ein Verfahren ist, das ausgewählt ist aus Bohren, Drehen und Fräsen.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Metallwerkstück aus bleifreiem Messing besteht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das bleifreie Messing aus Cu und Zn besteht.
  9. Gehäuse oder Gehäusebestandteil eines Push-Pull-Steckverbinders, welches erhalten ist durch:
    Zerspanen eines Metallwerkstücks, wobei
    das Metallwerkstück als Hauptbestandteil Messing enthält,
    wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält
    wobei das Messing Si in einem Anteil von 0,1 bis 10,0 Massen-% und P in einem Anteil von 0,01 bis 0,2 Massen-% enthält.
  10. Push-Pull-Steckverbinder, umfassend mindestens einen Kontakt und ein Gehäuse oder einen Gehäusebestandteil nach Anspruch 9.
  11. Verwendung eines Messings zum Herstellen von Bauteilen eines Push-Pull-Steckverbinders durch Zerspanen, wobei das Messing weniger als 0,1 Massen-% Blei enthält, wobei das Messing Si in einem Anteil von 0,1 bis 10,0 Massen-% und P in einem Anteil von 0,01 bis 0,2 Massen-% enthält.
EP25175750.6A 2024-05-13 2025-05-12 Bleifreier messing-push-pull-steckverbinder und dessen herstellungsverfahren Pending EP4650470A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024113251.5A DE102024113251A1 (de) 2024-05-13 2024-05-13 Bleifreier Messing-Push-Pull-Steckverbinder und dessen Herstellungsverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4650470A1 true EP4650470A1 (de) 2025-11-19

Family

ID=95611866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP25175750.6A Pending EP4650470A1 (de) 2024-05-13 2025-05-12 Bleifreier messing-push-pull-steckverbinder und dessen herstellungsverfahren

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4650470A1 (de)
DE (1) DE102024113251A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004020395U1 (de) * 2004-10-11 2005-09-08 Diehl Metall Stiftung & Co.Kg Kupfer-Zink-Silizium-Legierung
US20210320446A1 (en) * 2018-08-30 2021-10-14 Harting Electric Gmbh & Co. Kg Electrical connector with components of better material and little lead, preferably on the basis of copper
DE102021119868A1 (de) * 2021-07-30 2023-02-02 HARTING Electronics GmbH Steckhülse

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004020395U1 (de) * 2004-10-11 2005-09-08 Diehl Metall Stiftung & Co.Kg Kupfer-Zink-Silizium-Legierung
US20210320446A1 (en) * 2018-08-30 2021-10-14 Harting Electric Gmbh & Co. Kg Electrical connector with components of better material and little lead, preferably on the basis of copper
DE102021119868A1 (de) * 2021-07-30 2023-02-02 HARTING Electronics GmbH Steckhülse

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024113251A1 (de) 2025-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69832097T2 (de) Bleifreie automatenkupferlegierung
DE69828818T2 (de) Automatenlegierung auf kupferbasis
DE202018104958U1 (de) Steckverbinder mit Komponenten aus verbessertem Material
DE10392428T5 (de) Hochfester Leitkupferlegierungsdraht mit hervorragender Beständigkeit gegenüber Spannungsrelaxation
DE3936523C2 (de) Für maschinelle Bearbeitung geeignete Eisenpulver-Mischungen mit einem Gehalt an Bornitrid
EP3529389B1 (de) Kupfer-zink-legierung
DE69800106T2 (de) Korrosionsbeständige, hochfeste Kupferlegierung mit guter Stanzbarkeit
DE69614021T2 (de) Spiralschaftfräser und dessen Herstellungsverfahren
DE102014014239A1 (de) Elektrisches Verbindungselement
DE102008059478B4 (de) Kohlebürste zur Übertragung hoher Ströme
DE69823713T2 (de) Legierungen auf Kupferbasis sowie Anschlusselementen
EP3992317A1 (de) Bleifreie cu-zn-basislegierung
DE102024113251A1 (de) Bleifreier Messing-Push-Pull-Steckverbinder und dessen Herstellungsverfahren
CH680420A5 (de)
DE4025367C2 (de) Metallgefüllte Kohlebürste für einen Kleinmotor
WO2020088738A1 (de) Sondermessinglegierung und sondermessinglegierungsprodukt
EP1251186A1 (de) Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung und deren Verwendung
WO2020182846A1 (de) Verfahren zur herstellung von metallischen bauteilen sowie dadurch hergestelltes metallisches bauteil
DE102019106131A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Bauteilen für medienführende Gas- oder Wasserleitungen sowie dadurch hergestelltes Bauteil
DE2712227A1 (de) Buerste fuer dynamoelektrische maschine, dynamoelektrische maschine mit einer buerste der art sowie verfahren zur herstellung einer buerste fuer eine dynamoelektrische maschine
DE1938548A1 (de) Elektroden zum Press- und Druckschweissen,insbesondere fuer das Widerstandsschweissen von Eisenwerkstoffen
DE19911095A1 (de) Elektrodendraht für ein Elektroentladungs-Bearbeitungsgerät
DE69003912T2 (de) Gesinterter Rohling aus Eisengrundwerkstoff zur spanlosen Verarbeitung und Verfahren zur Herstellung.
DE69417421T2 (de) Hochfeste beryllium-kupfer-legierung mit guter bearbeitbarkeit und wärmebeständigkeit und deren herstellung
DE60110829T2 (de) Verbessertes gegossenes pinolenelement für eine schweisszange

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR