Kupfer-Aluminium-Stangen (CUAL)

Werkstoff Cu-ETP / EN-AW 1050
Artikelnummer
UWVS 2992
Warengruppe
0001
Werkstoff
200
Härte
XXXX
Dicke
XXXXX
Breite
Materialzustand R200 weich
Technische Daten
Eigenschaft Kupfer Aluminium CUAL
Zugfestigkeit ((MN/m2) 217 130-170 60
Elastizitätsmodul ((MN/m2) 95*103 85*103 69*103
Dichte bei 20°C (kg/m3) 8,89*103 3,63*103 2,70*103
Max. elektr. Widerstand bei 20°C (Ωm) 1,724*10-8 2,65*10-8 2,826*10-8
Mindestleitfähigkeit bei 20°C (1/Ωm) 58*106 37,7*106 35,4*106
Temperaturkoeffizient des elektr. Widerstandes bei 20°C: (1/°C) 3,93*10-3 4,01*10-3 4,03*10-3
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient bei 20-100°C: (1/°C) 17*10-6 21,9*10-6 23*10-6
Schmelzpunkt (°C) 1083 658 658
Spez. Wärme: (J/kg*°C) 393,5 711,7 921,1
Wärmeleitfähigkeit: (W/m*°C) 3,85*106 2,38*106 1,80*106
Aufbau

CUAL(CU-ummantelte AL-Stromschiene) besteht aus einem Kern E-AL (85 % Vol.) mit einer aufgepressten Ummantelung aus CU (15 % Vol.).

2992_querschnitt

Abmessungen 3 mm x 10 mm bis 15 mm x 120 mm
Toleranzen

Länge

Bereich Toleranz (mm)
w≤10 ±0,08

Breite (w)

Bereich (mm) Toleranz (mm)
w≤10 ±0,08
10<w≤18 ±0,1
18<w≤30 ±0,15
30<w≤50 ±0,2
50<w≤80 ±0,25
80<w≤120 ±0,3

Dicke (t)

Bereich (mm) Toleranz (mm)
w≤10; 3<t≤6 0,07
w≤10; 6<t≤10 0,08
10<w≤30; 3<t≤6 0,07
10<w≤30; 6<t≤10 0,09
10<w≤30; 10<t≤16 0,1
30<w≤50; 3<t≤6 0,09
30<w≤50; 6<t≤10 0,1
30<w≤50; 10<t≤16 0,12
50<w≤80; 3<t≤6 0,11
50<w≤80; 6<t≤10 0,12
50<w≤80; 10<t≤16 0,15
80<w≤120; 3<t≤6 0,12
80<w≤120; 6<t≤10 0,15
80<w≤120; 10<t≤16 0,18
Biegen

CUAL-Stangen können leicht gebogen werden. Wichtig: Nicht über scharfe Kanten biegen, Bohrungen und Stanzungen erst nach Biegung durchführen, schlagartigen Verformungsdruck vermeiden.

Empfohlener Radius des Verformungswerkzeugs

Dicke (t) Breite (w) ≤90° 90°-120° >120°
t≤3 10 – 25 1 t 1 t 1 t
3<t≤5 16 – 60 1 t 2 t 4 t
5<t≤6,3 12 – 50
50 – 120
1 t
2 t
2 t
3 t
4 t
6,3<t≤10 10 – 120 2 t 3 t 4 t
10<t≤15 40 – 120 2 t 3 t 4 t

Alle Angaben beziehen sich auf das Biegen über die flache Seite.

Bohren

Empfehlung für das Bohren

  • Schnittgeschwindigkeit: 50 m/min
  • Bohrer-Schneidewinkel: 135°-140°
  • Drallwinkel: 45°
  • Schmier- und Kühlflüssigkeit: Terpentinersatz
Stanzen Das Stanzwerkzeug wird genauso konstruiert wie für flache Kupferschienen. Dabei sollte die Matrize so dicht wie möglich an der Scherkante liegen, damit das Material ausreichend unterstützt wird.
Verschrauben

Um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Stromschienen zu bekommen, ist es notwendig, den Oberflächenfilm von Oxiden, Sulfiden und anderen Kontaminierungen zu durchdringen. Der Kontakt ist daher besser, wenn die Oberfläche rau ist, Presslinien hat oder gerändelt wurde. Kupferoxide haben einen erheblich niedrigeren elektrischen Widerstand als Aluminiumoxide und einen negativen Temperatur-Widerstands-Koeffizienten. Wenn die Temperatur ansteigt, erhöht sich die Leitfähigkeit einer Verbindung zwischen zwei oxidierten Kupferoberflächen.

Da CUAL eine Kupferplattierung hat, ergeben sich die gleichen ausgezeichneten Kontakteigenschaften wie bei Kupfer, wodurch CUAL-Stangen in gleicher Weise wie Kupferstangen eingesetzt werden können. Der Kontakt zwischen den Oberflächen ist zunächst auf die Spitze jeder Oberfläche beschränkt, die deshalb einem wesentlich höheren Druck unterworfen ist als der Durchschnittsandruck der Verbindung. Deshalb kommt es zu Deformierungen während des Verbindungsprozesses. Innerhalb einer fertiggestellten Verbindung ist die tatsächliche Kontaktfläche wesentlich kleiner als die des gesamten Oberflächenbereichs der Verbindung. Die effektive Kontaktfläche ist normalerweise beschränkt auf die Fläche nahe der Bolzen. Es wird deshalb eine ausreichende Überlappung benötigt, um hierfür, und auch für den „Stromlinieneffekt“, eine Verwerfung der elektrischen Flusslinien durch die Überlappungsverbindung zu ermöglichen. Die Kontaktflächen sollten plan, sauber und einheitlich aufgeraut sein. Übertrieben plane Flächen für die Verbindung sind nicht notwendig, da die Verbindung sauber und festsitzend ist. Eine geringfügige Verbesserung kann dadurch erzielt werden, dass eine Reoxidation der Oberfläche nach der Reinigung verhindert wird, indem man die Oberfläche mit Rohvaseline behandelt. Wenn die Flächen für die Verbindung zusammengepresst werden, ohne dass die Vaseline entfernt wurde, wird die überflüssige Vaseline herausgepresst und trägt zur Abdichtung der Verbindung und zum Schutz gegen schädigende Einwirkungen bei. Für einen angegebenen Kontaktdruck hat eine Kupferoberfläche einen Kontaktwiderstand, der 20-50mal niedriger als bei Aluminium ist. Der Verbindungswiderstand fällt rapide bei Erhöhung des Drucks, aber die Verbesserung über einen Kontaktdruck von ca. 20 N/mm2 ist minimal. Es ist wichtig, dass die Streckgrenze des Materials nicht überschritten wird, daher wird einen Kontaktdruck von max. 20 N/mm2 empfohlen. Die DIN 43673 empfiehlt Schraubverbindungen mit einem Kontaktdruck zwischen 7 und 20 N/mm². Das Kriechverhalten von CUAL liegt zwischen dem von Kupfer und Aluminium. Die Schrauben können aus den unterschiedlichsten Stahlgüten aus Messing oder Bronze sein. Wegen der besseren Verfügbarkeit empfehlen sich Stahlschrauben. Diese sollten von hoher Festigkeit (8.8 oder höher) und ausreichend geschützt d.h. galvanisiert sein. Der Kontaktdruck sollte durch übergroße Unterlegscheiben verteilt werden. Federnde Unterlegscheiben sind günstig um einen konstanten Pressdruck während der unterschiedlichen thermischen Beanspruchung zu erhalten. Sie gewährleisten die unterschiedlichen Ausdehnungen zwischen Schrauben und Schiene und kompensieren eventuelle Entspannungen des Metalls. CUAL kann verzinnt und versilbert werden.

Drehkraft für den Anzug der Schrauben und Abmessungen der Unterlegscheiben

2992_unterlegschreibe_normal

Schrau­ben­ab­mes­sung Dreh­moment (Nm) DIN 43673 Glatte Unterlegscheibe DIN 7349
in Gebäuden im Freien D (mm) d (mm) S (mm)    
M5 2,5 3 15 5,3 2    
M6 4,5 5,5 17 6,4 3    
M8 10 15 21 8,4 4    
M10 20 30 25 10,5 4    
M12 40 60 30 13 6    

2992_unterlegschreibe_federnd

Schrau­ben­ab­mes­sung Dreh­moment (Nm) DIN 43673 Federnde Unterlegscheibe DIN 6796
in Gebäuden im Freien D (mm) d (mm) S (mm) h (mm) P (kN)
M5 2,5 3 11 5,3 1,2 1,45 5,5
M6 4,5 5,5 14 6,4 1,5 1,85 8,6
M8 10 15 18 8,4 2 2,42 14,9
M10 20 30 23 10,5 3 3 22,1
M12 40 60 29 13 3,5 3,69 34,1

Anordnung der Schrauben (DIN 43673)

Stangen­breite (mm) 12-50 25-60
Form 1 2
Bohrbild 2992_schrauben-bild1 2992_schrauben-bild2
Bohrungsmaß Nenn­breite: b d e1   d e1 e2
12 5,5 6  
15 6,6 7,5  
20 9 10  
25 11 12,5   11 12,5 30
30 11 15   11 15 30
40 13,5 20   13,5 20 40
50 13,5 25   13,5 20 40
60   13,5 20 40
80  
100  
120  
Stangen­breite (mm) 60 80-120
Form 3 4
Bohrbild 2992_schrauben-bild3 2992_schrauben-bild4
Bohrungsmaß Nenn­breite: b e1 e2 e3 e1 e2 e3
12
15
20
25
30
40
50
60 17 26 26
80 20 40 40
100 20 40 50
120 20 40 60

Zulässige Abweichungen für Lochmittenabstände ±0,3 mm

Schneiden

CUAL lässt sich mit der gleichen Methode schneiden wie Aluminium. Dabei gibt das Schleifen jedes zweiten Sägezahns gute Resultate (Entgraten nicht nötig).

Empfehlung für das Schneiden

  • Schnittgeschwindigkeit: 50-90 m/sec
  • Schmier- und Kühlflüssigkeit: Terpentinersatz

Geometrische Details der Sägezähne

2992_saegezaehne

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