Elektromechaniniai komponentai – kontaktai, gnybtai, ekranavimo skardinės, jungčių ir jungčių korpusai, sujungiantys ir jutiklius, ir laikiklius matmenų tikslumas ir pastovus elektrinis veikimas. Metalinis štampavimas yra dominuojantis šių dalių gamybos būdas, kuriuo galima pagaminti milijonus identiškų komponentų, kurių leistinieji nuokrypiai matuojami tūkstantosiomis milimetro dalimis.
At Metalo štampavimo detalės, gaminame elektromechaninius štampuotus komponentus, skirtus automobilių, pramonės, plataus vartojimo elektronikos ir telekomunikacijų reikmėms. Šiame vadove aprašomos medžiagos, procesai, leistinos nuokrypos ir kokybės aspektai, lemiantys sėkmingus elektromechaninio štampavimo projektus.
Kas yra elektromechaniniai štampuoti komponentai?
Elektromechaninės štampuotos dalys yra metaliniai komponentai, atliekantys konstrukcines ir elektrines funkcijas. Jie turi atitikti mechaninius reikalavimus (stiprumo, nuovargio naudojimo, matmenų tinkamumo) ir tuo pat metu užtikrinti patikimą elektrinį našumą (laidumą, atsparumą kontaktams, EMI ekranavimą).
Elektromechaninių komponentų štampavimas yra tikslus metalo formavimas dalių, kurios jungiasi tarp elektros grandinių ir mechaninių konstrukcijų, įskaitant kontaktus, gnybtus, šynų strypus, ekranavimo gaubtus ir jutiklių laikiklius. Šiems komponentams reikia griežtų leistinų nuokrypių, specifinio medžiagos laidumo ir paviršiaus apdailos kontrolės, kad būtų užtikrintas patikimas elektrinis veikimas per visą gaminio naudojimo laiką.
Įprastos elektromechaninės štampuotos dalys
- Elektriniai kontaktai ir gnybtai: Maitinimo jungtys, relės kontaktai, jungiklių mentės, PCB gnybtai
- Šynų strypai: Didelės srovės laidininkai, skirti elektros paskirstymui skirstomuosiuose įrenginiuose, EV ir pramoninėse plokštėse
- EMI/RFI ekranavimo skardinės: Korpusai, blokuojantys elektromagnetinius trikdžius PCB
- Jungčių korpusai: Metaliniai kelių kontaktų jungčių korpusai automobilių ir pramonės reikmėms
- Jutiklių laikikliai ir laikikliai: Tiksliai suformuotos dalys, nustatančios jutiklius tikslinių paviršių atžvilgiu
- Švino rėmai: Puslaidininkių pakuotės komponentai, jungiantys lusto štampus su išoriniais kaiščiais
- Akumuliatoriaus kontaktai: Spyruokliniai kontaktai ir gnybtų plokštės baterijų paketams ir vartotojų įrenginiams
- Tvirtinimo spaustukai: Mechaninės atraminės dalys su terminės sąsajos reikalavimais
Medžiagos elektromechaniniam štampavimui
Medžiagų pasirinkimas elektromechaninėms dalims subalansuoja elektros laidumą, mechaninį stiprumą, formuojamumą ir kainą. Skirtingai nuo konstrukcinio štampavimo, kai dominuoja stiprumas, elektromechaninėse programose dažnai pirmenybė teikiama laidumui ir paviršiaus charakteristikoms.
Medžiagos pasirinkimo vadovas
| Medžiaga | Laidumas (% IACS) | Tempiamasis stipris (MPa) | Formavimas | Įprasti pritaikymai |
|---|---|---|---|---|
| C11000 (ETP varis) | 101 | 210–380 | Puikus | Šynų strypai, maitinimo kontaktai |
| C26000 (žalvaris 70/30) | 28 | 300–470 | Labai gerai | Jungtys, gnybtai, lizdai |
| C51000 (fosforinė bronza) | 15 | 325–700 | Geras | Spyruokliniai kontaktai, relių mentės, jungiklių dalys |
| C72500 (Cu-Ni-Sn) | 11 | 450–850 | Tinkamas | Didelio patikimumo jungtys, kosmoso gnybtai |
| 42 lydinys (Fe-Ni 42 %) | 3 | 500–650 | Geras | Švino rėmai, stiklo ir metalo sandarikliai |
| SPCC plienas | 10 | 270–410 | Puikus | Ekranavimo skardinės, jutiklių laikikliai, važiuoklė |
| Nickel 200 | 25 | 380–550 | Geras | Akumuliatoriaus kontaktai, korozijai atsparūs gnybtai |
Daugeliui bendrosios paskirties elektromechaninio štampavimo, nepaisant mažesnio stiprumo, pirmenybė teikiama C26000 žalvaris siūlo geriausią laidumo, formavimo ir kainos derinį. Didelės srovės atveju C11000 varis . Spyruokliniams kontaktams, kuriems reikalingas atsparumas nuovargiui, C51000 fosforinė bronza suteikia puikių elastingumo savybių.
Dengimas ir paviršiaus apdorojimas
Elektromechaninių komponentų paviršius beveik visada turi būti padengtas litavimui, atsparumui korozijai arba atsparumo kontaktams kontrolei:
- Skardos dengimas: Puikus litavimas, maža kaina. Storis: 2–8 µm. Įprasta PCB gnybtams ir bendrosios paskirties jungtims.
- Nikeliavimas: barjerinis sluoksnis, skirtas naudoti aukštoje temperatūroje. Storis: 1-5 µm. Dažnai naudojamas po auksu.
- Auksinis padengimas: Mažiausias kontaktinis atsparumas, didžiausias atsparumas korozijai. Storis: 0,05–1,25 µm (kietas auksas) arba 0,025–0,05 µm (auksas). Naudojamas didelio patikimumo jungtims.
- Sidabravimas: Didelis laidumas, tinka didelės srovės kontaktams. Storis: 2–5 µm. Naudojamas maitinimo jungtyse ir magistralėse.
- Cinkavimas: Ekonomiškai efektyvi plieno ekranuojančių skardinių apsauga nuo korozijos. Storis: 5–12 µm.
Elektromechaninių komponentų štampavimo procesas
Elektromechaninėms dalims paprastai reikia laipsniško štampavimo dėl mažo dydžio, didelio tūrio ir sudėtingos geometrijos su daugybe formavimo operacijų.
Progresyvus štampavimas
Progresyvūs štampai yra elektromechaninio štampavimo darbo arkliukai. Viename štampelyje gali būti 15–30 stočių, kurių kiekviena atlieka tam tikrą operaciją:
- Pilotinis perforavimas: Lygiavimo skylės tiksliam juostelių padėties nustatymui
- Išankstinis formavimas: daliniai lenkimai arba tempimai, kad būtų paruošta medžiaga galutiniam formavimui
- Sukalimas: Tikslus kontaktinių paviršių lygumas ir storis
- Formavimas: Lenkimo, brėžimo arba ekstruzijos ypatybės iki galutinės geometrijos
- Atskyrimas: gatavos dalies pjovimas iš laikiklio juostelės
Progresyvus štampavimas naudoja kelių stočių štampą vienu paspaudimu, kai metalinė juostelė eina per kiekvieną stotį su kiekvienu paspaudimu. Kiekviena stotis atlieka skirtingą operaciją – apdirbimą, lenkimą, kalimą ar formavimą – kiekvieną ciklą gamindama gatavą detalę 200–1500 dalių per minutę greičiu.
Kritinių procesų valdikliai
Elektromechaniniam štampavimui: norint kontroliuoti štampavimą, reikia griežtesnio nei bendrojo štampavimo proceso
- Tarpas: Kontaktiniams paviršiams reikia 3–5 % medžiagos storio kiekvienoje pusėje. Pernelyg įtemptas, sukelia įdubimus; per laisvas pablogina lygumą.
- Kalimo slėgis: Norint pasiekti Ra 0,4 µm paviršiaus apdailą ir ±0,01 mm storio leistiną nuokrypį, kontaktinius paviršius gali reikėti kalti esant 800–1 200 MPa.
- Juostos orientacija: grūdėtumo kryptis, palyginti su lenkimo linijomis, turi įtakos atstūmimui ir nuovargio trukmei. Juostelė turi būti tinkamai nukreipta štampelyje.
- Tepimas: Elektromechaninėms dalims rekomenduojama naudoti minimalų tepalą, kad būtų išvengta kontaktinių paviršių užteršimo. Įprastos sausos plėvelės arba mikro tepimo sistemos.
- In-die jutiklis: Regėjimo sistemos ir jėgos monitoriai aptinka defektus (įtrūkimus, trūkstamas savybes, matmenų poslinkį) realiu laiku, nesulėtinant gamybos.
Leidžiamosios nuokrypos ir specifikacijos
Elektromechaniniai komponentai reikalauja tam tikrų griežčiausių štampavimo nuokrypių:
| Funkcija | Standartinė paklaida | Tikslumo tolerancija | Itin tikslus |
|---|---|---|---|
| Kontaktinio skirtuko plotis | ±0,05 mm | ±0,025 mm | ±0,010 mm |
| Terminalo žingsnis | ±0,05 mm | ±0,03 mm | ±0,015 mm |
| Lenkimo kampas | ±1° | ±0.5° | ±0.25° |
| Plokštumas (kontaktinė sritis) | 0,05 mm / 10 mm | 0,02 mm/10 mm | 0,01 mm/10 mm |
| Įpjovos aukštis | ≤0,05 mm | ≤0,025 mm | ≤0,010 mm |
| Paviršiaus apdaila (kalta) | Ra 0,8 µm | Ra 0,4 µm | Ra 0,2 µm |
Itin tikslūs leistini nuokrypiai reikalauja karbido įrankių, matavimo proceso metu ir klimato kontroliuojamos gamybos aplinkos. Ne visoms dalims reikia itin tikslumo – daugumai ekranavimo skardinių ir konstrukcinių laikiklių pakanka standartinių leistinų nuokrypių.
Elektromechaninių dalių projektavimo gairės
Inžinieriai, projektuojantys elektromechaninius štampuotus komponentus, turėtų vadovautis šiomis gairėmis, kad optimizuotų gamybą ir našumą:
Kontaktų dizainas
- Kontaktinės sijos ilgis: Mažiausias 3 × medžiagos storis, kad būtų užtikrinta tinkama spyruoklės jėga ir eiga.
- Kontakto spindulys98761543 0,05–0,15 mm spindulys ties kontaktiniu antgaliu, kad būtų išvengta įtampos koncentracijos ir pagerintas poravimosi patvarumas.
- Išlaikymo funkcijos: spygliuočiai arba jungiamosios detalės turi turėti 0,05–0,15 mm trukdžių, kad būtų galima saugiai pritvirtinti presu.
- Srovės keliamoji galia: skerspjūvio plotas lemia talpą. Nykščio taisyklė: 10A vienam mm² variui ramiame ore.
Gnybtų ir jungčių dizainas
- Terminalo žingsnis: Mažiausias 2 × medžiagos storis tarp gretimų gnybtų, kad būtų išvengta štampavimo lūžimo.
- Įterpimo jėga: Suprojektuoti presuojami gnybtai, skirti 20–50 N įkišimo jėgai vienam kontaktui – pakankamai, kad išlaikytų, kad nepažeistumėte PCB.
- Pasirinktinis dengimas: Auksinė plokštelė tik poravimosi kontaktinėje srityje, kad sumažintumėte išlaidas. Nikelio barjerinis sluoksnis ant litavimo uodegos.
Ekranavimo skardinės dizainas
- Sienelės storis: 0,2–0,5 mm, būdingas EMI ekranavimo skardinėms. Storesnės sienos pagerina ekranavimo efektyvumą, tačiau padidina išlaidas ir svorį.
- Vėdinimo angos: 1–2 mm skersmens skylės pagerina oro srautą išlaikant >20 dB ekranavimo efektyvumą.
- Siūlės dizainas: blokuojančios siūlės arba lituotos jungtys apsaugo nuo RF nutekėjimo kampuose.
Kokybės ir patikimumo tikrinimas
Elektromechaninėms štampuotoms dalims atliekami griežti bandymai, ne tik standartiniai matmenys:
Elektrinis bandymas
- Atsparumas kontaktui: Išmatuota pagal EIA-364-06 arba IEC 60512. Tipinis reikalavimas: <10 mΩ maitinimo kontaktams, <50 mΩ signaliniams kontaktams.
- Izoliacijos varža: >100 MΩ esant 500V DC tarp gretimų kontaktų.
- Dielektriko atsparumo įtampa: 1 000 V kintamoji srovė 60 sekundžių be gedimo (pagal IPC-A-610).
Mechaninis bandymas
- Įdėjimo / ištraukimo jėga: Išmatuota pagal PAV-364-13. Ciklo bandymas, siekiant patikrinti kontaktinės spyruoklės tarnavimo laiką.
- Vibracijos bandymas: Pagal MIL-STD-202, 204 metodą. Kontaktai turi išlaikyti <10 mΩ atsparumą vibracijai.
- Terminis ciklas: nuo –40°C iki +125°C, mažiausiai 500 ciklų, skirtų automobiliams. Kontaktinė varža turi neviršyti specifikacijos.
- Druskos purškimo bandymas: 48–96 valandos pagal ASTM B117 alavuotoms dalims, 500 ir daugiau valandų nikeliui / auksui.
Dimensional and Visual Inspection
- CMM matavimas: Kritiniai matmenys patikrinti koordinačių matavimo mašinomis.
- Optinė / regėjimo patikra: 100 % automatizuotas paviršiaus defektų, įbrėžimų ir dengimo anomalijų patikrinimas.
- Skerspjūvio analizė: Metalografiniai skerspjūviai patvirtina dangos storį, grūdelių struktūrą ir sukibimo vientisumą.
Pramonės paraiškos
Automobilių elektronika
- EV akumuliatoriaus gnybtų jungtys (800 V sistemos)
- ADAS jutiklio tvirtinimo kronšteinai
- Integruoti įkroviklio kontaktai
- CAN magistralės jungties gnybtai
- Relės ir kontaktoriaus dalys
Buitinė elektronika
- USB-C ir Lightning jungties korpusai
- Akumuliatoriaus spyruoklių kontaktai
- SIM kortelės dėklo kontaktai
- Garsiakalbių grotelės su EMI ekranavimu
- kronšteinai
Telekomunikacijos
- 5G antenos tvirtinimo įranga
- komponentai
- PCB ekranavimo gaubtai
- Elektros paskirstymo gnybtai
Pramoniniai valdikliai
- PLC jungties gnybtai
- Variklio valdiklio šynos
- Grandinės pertraukiklio kontaktai
- Pramoniniai jutiklių korpusai
Dažniausiai užduodami klausimai
Koks yra įprastas elektromechaninio štampavimo įrankių paruošimo laikas?
Laipsniškas elektromechaninių komponentų štampavimo įrankis paprastai trunka 4–8 savaites nuo projekto patvirtinimo iki pirmųjų gaminio dalių. Sudėtingi daugiapakopiai štampai su in-die sensoriumi gali užtrukti 8–12 savaičių. Metalo štampavimo detalės, pirmuosius gaminių pavyzdžius pristatome per 5 savaites, kad būtų galima greitai modifikuoti įrankius ir išlaikyti standartinę galimybę.
How does selective plating work for stamped terminals?
Atrankinis dengimas tauriaisiais metalais (auksu, sidabru) dengiamas tik tam tikrose štampuotos dalies vietose (paprastai susiliečiančiame kontaktiniame paviršiuje), o likusioje dalyje – pigesnė danga (alavas, nikelis). Tai pasiekiama padengiant plokščią juostelę prieš štampavimą (iš anksto padengta juosta) arba užmaskuojant ir padengiant po formavimo. Iš anksto padengta juosta dažniau naudojama didelės apimties gamybai, todėl jos kaina yra mažesnė ir nuoseklesnis dengimo storis.
Kokį ekranavimo efektyvumą gali pasiekti štampuotos EMI skardinės?
Tinkamai suprojektuota štampuota ekranavimo skardinė su ištisinėmis sienelėmis ir lituotomis arba tarpinėmis siūlėmis užtikrina 30–60 dB ekranavimo efektyvumą nuo 100 MHz iki 10 GHz. Vėdinimo angos sumažina efektyvumą maždaug 2–3 dB kiekvienoje angoje, priklausomai nuo skersmens ir dažnio. Tais atvejais, kai reikalingas > 60 dB ekranavimas, naudojamos dviejų dalių skardinės su pirštinėmis sandariomis tarpinėmis arba plokštės lygio ekranuotais skyriais.
Ar galima elektromechanines dalis štampuoti ir formuoti vienu štampu?
Taip. Progresyvūs štampai paprastai sujungia pjovimo, formavimo, kalimo ir net surinkimo operacijas (pvz., kontakto įkišimą į korpusą) viename štampelyje. Taip pat galimas sriegimas, įkalimas ir suvirinimas. Tai pašalina antrines operacijas, sumažina tvarkymui padarytą žalą ir sumažina bendras dalies išlaidas. Kompromisas yra didesnis štampavimo sudėtingumas ir kaina.
Kokie kokybės sertifikatai reikalingi elektromechaniniam štampavimui?
Reikalavimai priklauso nuo galutinio taikymo. ISO 9001 yra visų tiekėjų pagrindas. Automobilių programoms reikalingas IATF 16949. Aviacijai ir gynybai reikalinga AS9100 ir dažnai ITAR registracija. Medicinos prietaisų komponentams gali būti reikalingas ISO 13485. Plataus vartojimo elektronikos gaminiams daugelis originalios įrangos gamintojų priima ISO 9001 su įrodyta PPAP galimybėmis. Metalo štampavimo detalės turi ISO 9001:2015 ir IATF 16949:2016 sertifikatus.
Išvada
Elektromechaninis komponentų štampavimas užpildo atotrūkį tarp elektrinių savybių ir mechaninio tikslumo. Nesvarbu, ar jums reikia didelės srovės šynų, spyruoklinių kontaktų ar EMI ekranuojančių gaubtų, progresyvus štampavimas užtikrina tūrį, nuoseklumą ir ekonomiškumą, kurio reikalauja šie svarbūs komponentai.
Elektromechaninio štampavimo sėkmė prasideda nuo tinkamos medžiagos parinkimo, o vėliau – nuo tikslaus įrankių projektavimo ir reikalauja griežtų kokybės bandymų, kad būtų užtikrintas patikimas veikimas per visą gaminio eksploatavimo laiką. Susisiekite su mūsų inžinierių komanda adresu Metalo štampavimo detalės norėdami aptarti savo elektromechaninio štampavimo reikalavimus, paprašyti medžiagų rekomendacijų arba gauti gamybos pasiūlymą.