Kupfer C102 (Sauerstofffreies Kupfer)
Einführung in Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer)
Kupfer C102, auch als sauerstofffreies Kupfer (OFC) bezeichnet, ist eine hochreine Kupferlegierung mit einem Mindestkupfergehalt von 99,99%. Im Gegensatz zu Standardkupferlegierungen wird Kupfer C102 in einem sauerstofffreien Prozess hergestellt, wodurch Rest-Sauerstoff entfernt wird und sich sowohl die elektrische Leitfähigkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit deutlich verbessern. Das Ergebnis ist eine Legierung mit überlegener Leistung – insbesondere für hochpräzise Anwendungen, bei denen Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit kritisch sind.
Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer) wird in Anwendungen eingesetzt, die eine außergewöhnliche elektrische und thermische Leitfähigkeit erfordern, z. B. bei Energiekabeln, Steckverbindern und elektronischen Bauteilen. Es ist besonders beliebt in der Telekommunikation, der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie, wo Hochleistungswerkstoffe für Effizienz und Dauerhaftigkeit entscheidend sind. Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften wird Kupfer C102 häufig für CNC-Bearbeitungsservice ausgewählt und zur Herstellung von CNC-bearbeiteten Kupferteilen in verschiedensten Anwendungen genutzt.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer)
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Kupfer (Cu) | ≥99,99 | Bildet den Grundwerkstoff und bietet eine ausgezeichnete Leitfähigkeit |
Sauerstoff (O) | ≤0,001 | Wird im sauerstofffreien Prozess entfernt – für bessere Leitfähigkeit und geringere Oxidation |
Weitere Elemente | ≤0,05 | Restbestandteile mit minimalem Einfluss auf die Eigenschaften |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm/Bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 8,96 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzpunkt | 1083°C | ASTM E29 |
Wärmeleitfähigkeit | 398 W/m·K bei 20°C | ASTM E1952 |
Elektrische Leitfähigkeit | 101% IACS bei 20°C | ASTM B193 |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 16,5 µm/m·°C | ASTM E228 |
Spezifische Wärmekapazität | 385 J/kg·K | ASTM E1269 |
Elastizitätsmodul | 110 GPa | ASTM E111 |
Mechanische Eigenschaften (weichgeglühter Zustand)
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 210–290 MPa | ASTM E8/E8M – Probekörper über den gesamten Querschnitt |
Streckgrenze (0,2%) | 160–220 MPa | ASTM E8/E8M – Offset-Methode |
Bruchdehnung | 35–50% | ASTM E8/E8M – Messlänge = 50 mm |
Härte | 40–80 HB | ASTM E10 – Brinellhärte, 10-mm-Kugel/500-kg-Last |
Ermüdungsfestigkeit | ~180 MPa | ASTM E466 – rotierende Biegewechselbeanspruchung bei 10⁷ Zyklen |
Kerbschlagzähigkeit | Gut | ASTM E23 – gekerbt, Raumtemperatur |
Hinweis: Diese Werte sind typisch für weichgeglühtes Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer) und können je nach spezifischen Prozessbedingungen variieren.
Wesentliche Eigenschaften von Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer)
Außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit (101% IACS)
Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer) zählt zu den besten elektrischen Leitern und bietet eine elektrische Leitfähigkeit von 101% IACS. Dadurch ist es ideal für elektrische Leitungen, Steckverbinder und weitere Komponenten, die hohe Effizienz und minimale Energieverluste erfordern.
Hohe Wärmeleitfähigkeit (398 W/m·K)
Dank seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit überträgt Kupfer C102 Wärme sehr effektiv und eignet sich daher für Wärmetauscher, Kühlsysteme und Bauteile, die Wärme schnell abführen müssen, um Überhitzung zu verhindern.
Korrosionsbeständigkeit
Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer) weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere in Umgebungen mit Feuchtigkeit oder aggressiven Chemikalien. Das Fehlen von Sauerstoff im Material minimiert Oxidation und erhöht die Dauerhaftigkeit, wodurch sich die Lebensdauer von Komponenten verlängert, die äußeren Einflüssen ausgesetzt sind.
Gute Umformbarkeit und Duktilität
Kupfer C102 ist sehr gut verformbar und lässt sich leicht ziehen, stanzen oder in verschiedene Formen bringen, ohne seine Integrität zu beeinträchtigen. Das macht es ideal für CNC-Bearbeitung und Anwendungen, die präzise, komplexe Teile erfordern.
Nichtmagnetisch und bei hohen Temperaturen stabil
Kupfer C102 ist nichtmagnetisch, was in elektrischen und elektronischen Anwendungen wichtig ist, bei denen magnetische Störungen minimiert werden müssen. Zudem bleibt es bei erhöhten Temperaturen stabil und gewährleistet dadurch eine langfristige Zuverlässigkeit in Hochtemperaturumgebungen.
Herausforderungen und Lösungen bei der CNC-Bearbeitung von Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer)
Bearbeitungsherausforderungen
Kaltverfestigung
Obwohl Kupfer C102 im Vergleich zu anderen Metallen relativ weich ist, kann es sich bei der Bearbeitung dennoch kaltverfestigen – insbesondere, wenn eine übermäßige plastische Verformung auftritt.
Lösung: Scharfe Werkzeuge verwenden und übermäßige Schnittkräfte vermeiden. Niedrigere Schnittgeschwindigkeiten wählen und Kühlmittel einsetzen, um Wärmeeintrag zu reduzieren und Kaltverfestigung zu verhindern.
Spanbildung
Kupfer C102 neigt bei der Bearbeitung zur Bildung langer Späne, was die Spanabfuhr erschweren und den Bearbeitungsprozess stören kann.
Lösung: Spanbrecher und Werkzeuge mit positivem Spanwinkel einsetzen, um Späne in kleinere, besser handhabbare Stücke zu brechen. Zusätzlich einen konstanten Kühlmittelstrom oder Luftstrahl verwenden, um die Spanabfuhr zu unterstützen.
Werkzeugverschleiß
Die sehr gute Leitfähigkeit und die vergleichsweise weiche Werkstoffstruktur von Kupfer C102 können im Laufe der Zeit zu Werkzeugverschleiß führen, insbesondere bei hohen Schnittgeschwindigkeiten.
Lösung: Hartmetall- oder HSS-Werkzeuge mit geeigneten Beschichtungen (z. B. TiAlN) einsetzen, um Verschleiß zu minimieren und die Standzeit zu verlängern. Zusätzlich helfen niedrigere Schnittgeschwindigkeiten und optimierte Vorschübe, unnötigen Werkzeugabbau zu reduzieren.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | Hartmetallwerkzeuge mit TiAlN-Beschichtung | Erhöht die Standzeit und reduziert Verschleiß bei anspruchsvollen Werkstoffen |
Geometrie | Positiver Spanwinkel, scharfe Schneiden | Verbessert den Spanfluss und reduziert Materialanhaftungen |
Schnittgeschwindigkeit | 250–350 m/min | Verhindert übermäßige Erwärmung und verbessert die Werkzeugstandzeit |
Vorschub | 0,10–0,20 mm/U | Sichert einen gleichmäßigen Schnitt und verhindert Werkstoffverformung |
Kühlschmierstoff | Flutkühlung oder Luftstrahl | Reduziert Wärmeeintrag und unterstützt die Spanabfuhr |
Schnittparameter für Kupfer C102 (ISO 513-konform)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühlmitteldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 200–300 | 0,15–0,25 | 2,0–4,0 | 25–40 (Flutkühlung) |
Schlichten | 300–350 | 0,05–0,10 | 0,5–1,0 | 30–50 (Flutkühlung) |
Typische Bearbeitungsservices für Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer)
Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer) ist ideal für eine Vielzahl von CNC-Bearbeitungsverfahren, insbesondere für Teile, die hohe Präzision, Leitfähigkeit und Dauerhaftigkeit erfordern. Nachfolgend sind die typischen Bearbeitungsservices aufgeführt:
Bearbeitungsverfahren | Eignung für Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer) |
|---|---|
Ideal zur Herstellung elektrischer Steckverbinder, Sammelschienen und komplexer Teile mit hohen Leitfähigkeitsanforderungen | |
Geeignet für ebene Flächen, Taschen und komplexe Formen mit feiner Detailbearbeitung | |
Ausgezeichnet für zylindrische Teile wie Stäbe, Rohre und Steckverbinder | |
Ideal für präzise Bohrungen mit minimaler Gratbildung | |
Perfekt zum Aufweiten von Bohrungen mit engen Toleranzen und glatter Oberfläche | |
Erzielt hochwertige Oberflächen bei hoher Maßgenauigkeit | |
Ermöglicht die Bearbeitung komplexer Mehrflächen-Geometrien in einer Aufspannung – für höhere Genauigkeit | |
Bietet extrem enge Toleranzen für kritische Komponenten in Hochleistungssystemen | |
Ideal für filigrane Teile mit feinen Details, die mit klassischen Verfahren schwer zu fertigen sind |
Oberflächenbehandlung für CNC-Teile aus Kupfer C102
Galvanisieren: Verbessert Verschleißbeständigkeit und Korrosionsschutz durch das Aufbringen einer dünnen Metallschicht, z. B. Nickel, Silber oder Gold.
Polieren: Erzeugt eine glatte, reflektierende Oberfläche und verbessert Optik sowie Funktionalität elektrischer Komponenten.
Bürsten: Erzeugt ein mattes Finish, reduziert Blendung und sorgt zugleich für eine hochwertige Oberfläche sichtbarer Bauteile.
PVD-Beschichtung: Bietet hervorragenden Verschleiß- und Korrosionsschutz sowie ein attraktives Farbfinish für dekorative Teile.
Passivieren: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit durch das Entfernen von Verunreinigungen von der Oberfläche.
Pulverbeschichtung: Bietet langlebigen Schutz vor Verschleiß und Umwelteinflüssen für Teile, die rauen Bedingungen ausgesetzt sind.
Teflon-Beschichtung: Ideal für Teile, die chemische Beständigkeit und reibungsarme Oberflächen benötigen.
Chrombeschichtung: Erhöht die Haltbarkeit, verbessert die Verschleißfestigkeit und sorgt für ein glänzendes, korrosionsbeständiges Finish.
Industrieanwendungen von Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer)
Elektrik & Energieverteilung: Kupfer C102 (sauerstofffreies Kupfer) wird für Steckverbinder, elektrische Kontakte und Hochleistungs-Sammelschienen verwendet, bei denen sowohl Festigkeit als auch elektrische Leitfähigkeit entscheidend sind.
Luft- und Raumfahrt & Verteidigung: Ideal für hochbelastete Komponenten wie Steckverbinder, Fahrwerkskomponenten und Aktuatoren in Luft- und Raumfahrtanwendungen.
Automobil: Eingesetzt für leistungsstarke elektrische Steckverbinder, Klemmen und weitere Komponenten in Elektro- und Hybridfahrzeugen.
Konsumgüter: Präzisionskomponenten wie Kühlkörper, Steckverbinder und Federn für Consumer-Elektronik, die hohe Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit erfordert.
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