TL;DR —Japanische Elektronikhersteller, die kaltgewalzte Edelstahlbänder aus China für die Herstellung von Federklemmen und Steckverbinderklemmen beziehen, unterziehen diese fünf Dimensions- und metallurgischen Prüfungen, die über die Mindestanforderungen der Normen ASTM A240 oder JIS G 4305 hinausgehen. Der häufigste Grund für die Ablehnung von Chargen durch japanische Qualitätssicherungsteams bei der Wareneingangskontrolle ist die uneinheitliche Härte: Ein 1/4H-Band mit einer spezifizierten Härte von 250–310 HV darf über die gesamte Spulenlänge eine Streuung von maximal ±15 HV aufweisen (die übliche Streuung von 60 HV gilt als zu groß für eine Kontaktfeder, die eine Wiederholgenauigkeit der Vorspannkraft von ±5 % erfordert). Die Oberflächenrauheit muss auf der Kontaktseite der Anschlussleiste unter Ra 0,5 μm liegen, und die Dickentoleranz muss bei einer Nenndicke von 0,3 mm ±0,03 mm betragen – eine Abweichung der Banddicke von 0,05 mm führt zu einer Abweichung der freien Höhe der geformten Federklemme von 0,3 mm, wodurch der Kontaktdruck um 1,2–1,5 N vom Sollwert abweicht. Dieser Artikel behandelt die fünf Prüfparameter, die für einen japanischen Elektronikhersteller bei einer Nachbestellung von kaltgewalztem Edelstahlband relevant sind.

Die japanische Steckverbinder- und Anschlussindustrie – Unternehmen wie JAE (Japan Aviation Electronics), Hirose Electric und die Elektroniksparte von Yazaki – verbraucht jährlich Tausende Tonnen präzisionsgewalztes Edelstahlband für Stanzteile: Federklammern zur Fixierung der passenden Steckverbinderhälfte (typischerweise 0,2–0,4 mm dick, Härtegrad 1/2H, Güteklasse 301 oder 304) sowie Signal- oder Stromanschlüsse mit einer Dicke von 0,15–0,30 mm im Härtegrad 1/4H. Das Band wird mit einer Geschwindigkeit von 50–200 m/min in die Stanzpresse eingeführt, wodurch mit einem Folgeverbundwerkzeug 50.000–200.000 Anschlüsse pro Stunde mit Toleranzvorgaben im Mikrometerbereich gefertigt werden. Ein Band, das die Wareneingangskontrolle in einem japanischen Elektronikwerk nicht besteht, wird auf Kosten des Lieferanten zurückgeschickt. Zusätzlich fallen Kosten für den Produktionsausfall in Höhe von 200.000–500.000 Yen pro Stunde für die stillstehende Stanzpresse an. Wir beliefern diesen Markt mit kaltgewalztem Edelstahlband. Dieser Artikel beschreibt die fünf Prüfungen, die ein japanischer Qualitätssicherungsingenieur an jeder eingehenden Spule durchführt. Informationen zu unserem Kaltwalz-Sortiment finden Sie hier:Produktseite für kaltgewalzten EdelstahlFür Informationen zu den Prozessmöglichkeiten in der Präzisionsstreifenfertigung besuchen Sie bitte dieKategorie Präzisions-Edelstahlbänder.

Härtekonstanz – Warum ±15 HV für eine Kontaktfeder wichtig sind

Japanische Elektronikhersteller spezifizieren den Härtegrad von kaltgewalzten Edelstahlbändern gemäß zwei parallel geltenden Normen: JIS G 4313 (kaltgewalzte Edelstahlbänder für Federn) und der ASTM-Spezifikation A240/A480 für die entsprechenden Härtegradbezeichnungen. Für ein 1/4H-Band aus Edelstahl 304 liegt der Härtebereich gemäß JIS G 4313 bei HV 250–310 (60 Messpunkte). Für ein 1/2H-Band aus Edelstahl 301 liegt der Bereich bei HV 310–370 (ebenfalls 60 Messpunkte). Die Norm ist eineHärtebereich für die Produktion der Mühle– Sie deckt die üblichen Prozessschwankungen der Glühofentemperatur (±10 °C über die Bandbreite in einem kontinuierlichen Glühofen) und die Schwankungen der Kaltwalzreduktion (±2 % im letzten Walzstich im Sendzimir-Walzwerk) ab. Für den japanischen Terminalhersteller ist eine Härtestreuung von 60 Punkten jedoch zu groß für ein Terminal, das bei 500.000 Stanzvorgängen eine gleichbleibende Kontaktkraft gewährleisten muss.

Die Kontaktkraft einer Federklemme ist proportional zur Streckgrenze des Bandes am Biegeradius. Bei einer 0,3 mm dicken 1/2H-Federklemme aus Edelstahl 301, die mit einem Innenradius von 0,3 mm gebogen ist (R/t-Verhältnis = 1,0 – eine enge Biegung für einen Federkontakt), ändert sich der Rückfederungswinkel um 0,5° pro 10 HV Härteanstieg des Bandes. Eine Härteabweichung von 60 HV über die Spule bewirkt eine Änderung des Rückfederungswinkels um 3° – die freie Höhe der Klemme an der Kontaktspitze ändert sich um 0,2 mm, und die Anpresskraft verschiebt sich von den spezifizierten 8 N auf 6,5 N bis 9,5 N. Der japanische Kunde lehnt alle Chargen ab, bei denen die Härteabweichung über die Spule mehr als ±15 HV beträgt (ein Toleranzbereich von 30 Messpunkten). Diese Anforderung erfüllen wir durch den Betrieb des Walzwerks mit kontrollierter Reduktion pro Walzstich und die Messung der Härte an fünf Positionen (linker Rand, linkes Viertel, Mitte, rechtes Viertel, rechter Rand) jeder Spule im Walzwerk. Die Standardabweichung wird erfasst. Überschreitet die Standardabweichung 8 HV, wird die Spule für Anwendungen ohne hohe Präzisionsanforderungen herabgestuft. Das Sortiment an kaltgewalzten Bändern ist auf der folgenden Seite dargestellt:kaltgewalzte Streifenseite.

Oberflächenrauheit – Ra 0,5 μm für Stabilität des Kontaktwiderstands

Die Oberflächenrauheit des kaltgewalzten Bandes auf der Kontaktseite des Anschlusses bestimmt die tatsächliche Kontaktfläche zwischen Anschluss und Gegenstift. Ein Anschluss, der einen Signalstrom von 3 A mit einem Kontaktwiderstand von 20 mΩ führt, benötigt bei der nominellen Kontaktkraft (8 N) eine tatsächliche Kontaktfläche von mindestens 0,01 mm². Beträgt die Oberflächenrauheit des Bandes Ra 1,0 μm statt Ra 0,5 μm, so sind die Unebenheiten (Spitzen) auf der Oberfläche um 0,5 μm höher. Die plastische Verformung dieser Unebenheiten unter der Kontaktkraft führt zu einer um 30–40 % kleineren tatsächlichen Kontaktfläche, wodurch der Kontaktwiderstand von 20 mΩ auf 30–35 mΩ sinkt. Bei 3 A führt die Verlustleistung am Kontaktpunkt (I²R = 9 × 0,035 = 0,315 W) in einem geschlossenen Steckergehäuse ohne Belüftung zu einem lokalen Temperaturanstieg von 15–25 °C über die Umgebungstemperatur. In einem 60-poligen Kabelbaum im Motorraum eines Kraftfahrzeugs verschlechtert die kumulierte Wärme die Federspannung der Kontakte – der 1/2H-Edelstahl entspannt sich bei 100 °C innerhalb von 3.000 Stunden um 10–15 %, wodurch die Kontaktkraft abnimmt und der Kontaktwiderstand in einem sich selbst verstärkenden Ausfallzyklus weiter ansteigt.

Die Oberflächenrauheit des Bandes hängt von vier Faktoren ab: der Oberflächengüte der Arbeitswalze (geschliffene Oberfläche Ra 0,1 μm für den letzten Walzstich), der Reinheit des Walzöls (ein 5-μm-Filtersystem, das das Einbetten harter Partikel in die Bandoberfläche verhindert), der Bandspannung während des letzten Walzstichs (die durch die Drehmomentregelung der Spannrolle innerhalb von ±3 % des Sollwerts gehalten wird) und der Atmosphäre im Glühofen (eine reduzierende Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre bei 1050 °C für die Sorten 304 und 301 verhindert Karbidausscheidung und Oberflächenoxidation). Wir messen die Oberflächenrauheit an drei Positionen über die Bandbreite jeder Spule mit einem Kontaktprofilometer gemäß ISO 25178. Der typische Ra-Wert liegt bei 0,35–0,45 μm auf der glänzenden und bei 0,45–0,55 μm auf der matten Seite – der Kunde wählt die Seite für die Kontaktfläche. Informationen zur Fertigung von Hart- und Präzisionsbändern finden Sie unter [Link einfügen].Produktseite für gehärtete Präzisions-Edelstahlbänder.

Dickentoleranz – ±0,03 mm Bestimmt die freie Höhe der gebogenen Klammer

Die Dickentoleranz von präzisionskaltgewalztem Bandmaterial ist gemäß ASTM A480 mit ±10 % der Nenndicke für Breiten bis zu 600 mm spezifiziert. Bei einer Nenndicke von 0,30 mm entspricht dies ±0,030 mm. Japanische Elektronikhersteller halten diese Toleranz ebenfalls ein, messen aber zusätzlich die Dickenabweichung über die Bandbreite (das sogenannte Kronenprofil) und entlang der Bandlänge (die sogenannte Messstreifenabweichung). Das Kronenprofil – der Dickenunterschied zwischen Bandmitte und Bandrand – darf bei einem 200 mm breiten Band mit einer Nenndicke von 0,30 mm 0,010 mm nicht überschreiten. Die Messstreifenabweichung – die periodische Dickenabweichung entlang der Länge, verursacht durch die Exzentrizität der Stützlager des Sendzimir-Walzwerks – darf auf einer Länge von 10 Metern 0,005 mm nicht überschreiten.

Warum ist diese Präzision bei einer Federklemme erforderlich? Eine gestanzte Federklemme mit einem Biegeradius von 0,5 mm und einer Streifendicke von 0,30 mm (R/t = 1,67) hat eine freie Höhe von 4,5 mm. Beträgt die Streifendicke 0,33 mm (die obere Grenze von ±0,03 mm), ändert sich die Rückfederungsgeometrie, da das Flächenträgheitsmoment des Querschnitts (I = b × t³ / 12) um den Faktor (0,33/0,30)³ = 1,33 ansteigt – die geformte Feder ist beim Biegen 33 % steifer, und die freie Höhe der Klemme erhöht sich um 0,3 mm auf 4,8 mm. Die Einpresskraft des Gegenstifts ändert sich von den spezifizierten 8 ± 1 N auf 10 ± 1,5 N – und liegt damit über der oberen Grenze des Kunden von 9 N. Der gleiche Effekt tritt umgekehrt auf, wenn die Dicke an der unteren Grenze von 0,27 mm liegt. Die Dickentoleranz von ±0,03 mm entspricht einer Kraftabweichung von ±0,25 N in der Federklemme – der vom Kunden akzeptierte Toleranzbereich liegt bei ±1 N. Durch eine automatische Dickenregelung im geschlossenen Regelkreis beim letzten Walzgang in Sendzimir gewährleisten wir eine Dicke von ±0,02 mm in der Mitte der Spule und ±0,03 mm an den Rändern. Weitere Informationen zu Edelstahlbandprodukten finden Sie unter [Link einfügen].Seite zur Kategorie Edelstahlbänder.

Kantengrat – Die lebenslange Schnittstelle für Stanz- und Formwerkzeuge

Das kaltgewalzte Band wird auf einer Längsteilanlage mit rotierenden Messern vom Vollband in schmalere Streifen (20–200 mm breit, abhängig von der Bandbreite und der Anordnung der Stanzform) geschnitten. Beim Längsteilen entsteht ein Grat an der Schnittkante – eine erhabene Lippe aus verdrängtem Material, die je nach Messerschärfe, Spaltbreite (der Spalt zwischen Ober- und Untermesser, für präzises Längsteilen auf 5–10 % der Banddicke eingestellt) und Bandspannung am Längsteilaufwickler 0,02–0,15 mm über die Bandoberfläche hinausragt. Bei einer japanischen Stanzform mit 200 Hüben pro Minute und einem Stempel-Matrizen-Spiel von 0,020 mm (7 % der 0,30 mm Banddicke) ist der Grat an der Bandkante das Erste, was die Matrizenoberfläche berührt. Eine Gratbildung von mehr als 0,05 mm führt innerhalb von 50.000 Hüben zu Fressspuren an der Werkzeugoberfläche. Diese Fressspuren erzeugen einen Kratzer auf der Werkzeugfläche, der sich auf jeden nachfolgenden Anschluss überträgt und eine erhabene Kante auf der Anschlussoberfläche bildet, die verhindert, dass der Anschluss vollständig im Steckergehäuse sitzt.

Die Gratbildung wird durch eine dreiparametrige Schneidspezifikation kontrolliert: Die Messerüberlappung beträgt 30 % der Banddicke (0,09 mm bei 0,30 mm Banddicke), der Seitenspalt 8 % der Banddicke (0,024 mm) und der Schneidkantenradius wird unter 0,01 mm gehalten. Die Schneidmesser werden nachgeschliffen, sobald der Schneidkantenradius 0,02 mm überschreitet. Dies geschieht nach 30–50 Tonnen Schneidleistung pro Messersatz. Die Grathöhe wird mit einer Messuhr am ersten und letzten Meter jedes geschnittenen Bandes gemessen. Eine Grathöhe von über 0,05 mm wird am Austritt der Schneidlinie an einer Entgratstation entfernt (eine Anordnung federbelasteter Hartmetallblöcke, die die Gratkante beidseitig um 0,03 mm abtragen). Das Entgraten kostet uns 0,30 Yen pro laufendem Meter Band – die Reparaturkosten für eine Sechs-Stationen-Folgeverbundstanze eines japanischen Terminalherstellers belaufen sich jedoch auf 150.000 bis 300.000 Yen, zuzüglich der Produktionsausfallzeit. Das Entgraten ist bei allen Bestellungen von präzisionsgewalztem Band für japanische Elektronikkunden standardmäßig und ohne Aufpreis enthalten.

Verpackung und Lieferung – Die JIT-Spulenanforderungen

Japanische Hersteller von Elektronik-Terminals arbeiten mit Just-in-Time-Materialfluss (JIT). Eine 500 kg schwere Spule aus 0,30 × 100 mm Präzisions-Kaltwalzband mit einer durchschnittlichen Bandlänge von 2.100 m wird angeliefert und direkt auf die Abwickelhaspel der Mehrschlitten-Stanzpresse aufgelegt – ohne Zwischenlagerung, ohne Qualitätsprüfung. Die Spule muss frei von Überlappungsspuren sein (die Eindrücke, die die äußere Wicklung beim Aufwickeln und Handling in die innere Wicklung drückt), da bereits eine 0,02 mm tiefe Eindellung in der Bandoberfläche eine Stößelbelastung an der Stanzpresse verursacht: Der Stempel trifft an dieser Stelle auf 0,02 mm zusätzlichen Widerstand, der Pressenstößel kippt, und die abgebrochene Stempelspitze führt zu Ausschuss.

Die Verpackungsspezifikation für nach Japan exportierte Spulen umfasst: eine Stahlspule (Dorn-Innendurchmesser 300 mm, Außendurchmesser 450 mm, Seitenflansche 150 mm Durchmesser), das Band unter konstanter Spannung gewickelt (50 N pro 10 mm Bandbreite – 500 N für ein 100 mm breites Band), wobei jede Wicklung durch eine 0,10 mm dicke Polyethylen-Zwischenlage getrennt ist, um ein Verreiben der Wicklungen zu verhindern, die Spule in einem Vakuum-Feuchtigkeitssperrbeutel mit Silicagel-Trockenmittel versiegelt (der Edelstahl rostet nicht, aber das Zwischenlagenpapier muss unter 10 % relativer Luftfeuchtigkeit gehalten werden, um zu verhindern, dass die organischen Säuren des Papiers die Bandoberfläche während des Seetransports verfärben), und die Spule verpackt in einer Holzkiste mit einem vibrationsdämpfenden Schaumstoffboden. Die Anzahl der Schweißnähte in der Spule – jede Spule entsteht durch das Aneinanderschweißen mehrerer 5-Tonnen-Masterspulenstreifen an der Längsteilanlage – ist bei japanischen Aufträgen auf eine Schweißnaht pro 500 m begrenzt, im Vergleich zum Branchenstandard von einer Schweißnaht pro 300 m. Der Bereich der Schweißnaht ist 30 cm vor und 30 cm nach der Naht mit einem gelben Farbstreifen markiert. Der Bediener der Stanzpresse ist angewiesen, den Schweißbereich an der Presseneinlaufführung auszuschneiden und zu entsorgen.

Die vollständige Produktpalette, die wir für Präzisionsstanzanwendungen anbieten, ist auf der folgenden Seite aufgeführt:Produktkatalogseite.

Abnahmecheckliste für die Wareneingangsprüfung der japanischen Qualitätssicherung

Die aktuellen Exportspezifikationen und Preise für präzisionskaltgewalztes Edelstahlband finden Sie hier:Produktseite für Präzisions-HartmetallstreifenBeinhaltet die verfügbaren Härtegrade und Maßgrenzen. Für ein umfassenderes Verständnis der Verarbeitung von Edelstahlband,Seite für kaltgewalzte Produktebeschreibt die Produktionsanlagen und die Prozessschritte.

Das japanische System der Industrienormen bildet den materiellen Rahmen —JIS G 4313 kaltgewalzte Edelstahlbänder für Federnist die geltende Norm für die Härtegrade 1/4H und 1/2H, die beim Stanzen von elektronischen Federkontakten verwendet werden. Für internationale Referenzzwecke zur Steckverbinderprüfung sieheSAE International Steckverbinder-PrüfnormenDie Methode zur Messung des Kontaktwiderstands und die Testbedingungen für Steckverbinderanschlüsse in elektronischen Geräten festlegen.

Häufig gestellte Fragen