Латунная лента Л63 и ЛС59-1: толщины, твёрдость, применение в электронике

Латунная лента — это холоднокатаный медно-цинковый прокат толщиной от 0,05 до 3 мм, который в электронике работает заготовкой под штамповку контактов, клемм и деталей разъёмов. Рабочих марок две: пластичная Л63 (CuZn37) под гибку и вытяжку и автоматная ЛС59−1 (CuZn39Pb) под штамповку плоских деталей и токарную обработку выводов. Главный параметр заказа — не только марка и толщина, но и состояние по твёрдости: одна и та же Л63 в мягком состоянии тянется в глубокую вытяжку, а в твёрдом держит упругость пружинящего контакта. Ниже разбираем толщины, состояния поставки, влияние твёрдости на штамповку и вытяжку и стандарты, по которым ленту заказывают.

Что такое латунная лента

Латунь — это сплав меди с цинком; в марках, что идут на ленту, цинка 35−42%, остальное медь и небольшие добавки. Латунная лента — холоднокатаный прокат толщиной от 0,05 до 3 мм и шириной до 600 мм, который сматывают в рулон или режут на полосы. От листа её отличает способ поставки в рулоне и малая толщина, от фольги (тоньше 0,05 мм) — то, что лента держит форму и идёт под штамповку, а не под травление рисунка.

Марки латуни для ленты делят на две группы. Простые двойные латуни системы медь-цинк, где из легирующих только цинк, — к ним относится Л63 с содержанием меди 62−65%. Сложные (специальные) латуни, куда вводят третий элемент ради нужного свойства, — в ЛС59−1 это свинец 0,8−1,9%, который делает сплав автоматным и легко обрабатываемым резанием. Цифра в марке — это содержание меди: Л63 — около 63% меди, ЛС59−1 — около 59% меди при одном проценте свинца (буква С).

Для электроники эти две марки закрывают почти весь спрос. Л63 пластична, хорошо гнётся и тянется, держит штамповку с вытяжкой — её ставят туда, где из ленты формуют объёмную деталь. ЛС59−1 за счёт свинца плохо тянется, зато даёт ломкую дроблёную стружку и чисто обрабатывается на токарно-фрезерных автоматах — её берут под штампованные плоские детали и точёные штыревые выводы. Поставляют ленту в мягком, полутвёрдом, твёрдом и особотвёрдом состоянии; состояние выбирают под операцию, и об этом подробно ниже.

Свойства латунной ленты по состояниям

Механику латунной ленты задаёт не столько марка, сколько состояние поставки по твёрдости. Холодная прокатка нагартовывает металл: с каждым проходом растёт прочность и твёрдость и падает пластичность. Отжиг снимает наклёп и возвращает ленту в мягкое состояние. Между этими крайностями стандарт нормирует промежуточные степени нагартовки. Значения ниже — для ленты из Л63 по ГОСТ 2208–2007.

Свинцовистая ЛС59−1 по прочности близка к Л63 в тех же состояниях, но удлинение у неё ниже: свинец сидит по границам зёрен отдельными включениями и снижает пластичность. В мягком состоянии δ у ЛС59−1 порядка 25−35% против 38−50% у Л63 — это и определяет, что глубокую вытяжку ведут на Л63, а не на свинцовистой марке.

Физические свойства у обеих марок близки и от состояния почти не зависят.

За цифрами стоит логика выбора. Электропроводность латуни 26−28% IACS — это вчетверо ниже меди, поэтому сильноточные шины из латуни не делают. Зато латунь дешевле меди, прочнее и лучше пружинит, а для массового штампованного контакта с малым током проводимости 27% IACS хватает с запасом. Модуль упругости около 110 ГПа и высокий предел упругости в твёрдом состоянии дают стабильное контактное усилие — пружинящий лепесток из твёрдой ленты годами держит прижим без потери силы. Коррозионная стойкость в обычной атмосфере достаточная, а под пайку и для стабильного переходного сопротивления контакты из латуни дополнительно покрывают оловом, никелем или золотом.

Как твёрдость влияет на штамповку и вытяжку

Состояние ленты по твёрдости — это и есть главное технологическое решение при заказе. Один и тот же чертёж детали из мягкой и из твёрдой ленты поведёт себя в штампе по-разному.

Мягкая лента (М) обладает удлинением 38−50% и тянется без разрывов. Её берут под глубокую вытяжку колпачков и корпусов, гибку на малый радиус, отбортовку и формовку сложного профиля. Расплата за пластичность — низкая упругость: отштампованная из мягкой ленты деталь не пружинит и легко мнётся, поэтому контактное усилие на ней не построить.

Полутвёрдая лента (П) — универсальное состояние. Удлинение 15−25% допускает умеренную гибку и неглубокую вытяжку, а прочность 350−450 МПа уже даёт детали жёсткость. На полутвёрдой ленте штампуют большинство клемм, лепестков и плоских контактов средней нагрузки, где нужна и формуемость, и некоторая упругость.

Твёрдая и пружинно-твёрдая лента (Т, ПТ) держит высокий предел упругости при удлинении 2−8%. Это материал упругих контактов, плоских пружин, ножевых и розеточных частей разъёмов, контактных лепестков, которые должны сохранять прижимное усилие. Гибку такая лента терпит только на большой радиус и вдоль направления прокатки; на малом радиусе поперёк прокатки она трескается, поэтому линию гиба в чертеже согласуют с направлением проката.

Свинец в ЛС59−1 меняет картину. Глубокую вытяжку свинцовистая латунь не держит — включения свинца работают концентраторами и рвут металл, поэтому корпуса и колпачки тянут из Л63. Зато при резании свинец дробит стружку и смазывает инструмент: ЛС59−1 обрабатывается на токарно-фрезерных автоматах в полтора-два раза быстрее простых латуней и держит чистую поверхность. Отсюда разделение: вытяжка и сложная формовка — Л63, штамповка плоских деталей и точение штыревых выводов — ЛС59−1.

Где применяют латунную ленту в электронике

Логика выбора латуни в электронике одна: нужен дешёвый, прочный, хорошо штампуемый и паяемый проводник с умеренным током, а не максимальная проводимость. Под это описание попадает основной массив контактных деталей.

Контакты и контактные группы. Из полутвёрдой и твёрдой ленты Л63 штампуют плоские и пружинящие контакты реле, переключателей, кнопок. Контактное усилие держит упругость твёрдого состояния, а массовая штамповка из рулона даёт низкую цену детали.

Клеммы и наконечники. Плоские и кольцевые клеммы, токоведущие лепестки, перемычки штампуют из ленты толщиной 0,3−1,5 мм. Здесь латунь конкурирует с медью: где ток невелик, выигрывает латунь по цене и жёсткости.

Детали разъёмов. Ножевые и розеточные контакты, корпуса и экраны соединителей делают из твёрдой и пружинно-твёрдой ленты — им важно стабильное прижимное усилие. Штыревые выводы и пины точат из прутка или штампуют из ленты ЛС59−1, где нужна чистая токарная обработка.

Декоративные и корпусные детали. Из мягкой и полутвёрдой ленты Л63 формуют декоративные накладки, шильды, корпусные элементы, экраны — латунь хорошо тянется, полируется и принимает гальванопокрытие под золото или никель.

Гибкие и формуемые детали. Контактные пружины сложного профиля, лепестки заземления, зажимы вытягивают и гнут из мягкой и полутвёрдой Л63, где пластичность важнее упругости.

По нашей практике до отгрузки под конкретную деталь технолог уточняет три параметра: марку (Л63 под формовку или ЛС59−1 под обработку), толщину под ток и геометрию и состояние под операцию штамповки. Каждая партия ленты проходит ультразвуковой контроль на расслоения и внутренние дефекты проката.

Стандарты и сертификация

Марки латуни нормирует один стандарт, форму поставки (ленту) — другой, а механические свойства по состояниям и допуски на толщину — технические условия на ленту.

Снабженцы и конструкторы часто ищут латунь по международным обозначениям, поэтому ниже — соответствия для двух рабочих марок по системам стандартов. В таблицу внесены проверенные соответствия; для ленты у латуни торговой марки AERIS нет, поэтому графа аналога СМ не приводится.

Для Л63 соответствие CuZn37 / C27200 / H62 — полный эквивалент по составу и свойствам в пределах допусков. Для ЛС59−1 зарубежные марки CuZn39Pb1, C37710, C3712 — близкие аналоги: они различаются по содержанию свинца и цинка в пределах нескольких десятых процента, и при ответственной замене состав сверяют по сертификату. Уточнение по американскому обозначению: для меди и латуней действует система UNS вида C-XXXXX, а не AISI, которую применяют к сталям.

Со стороны производства ленту СМ поставляет с сертификатом качества: химсостав по ГОСТ 15 527–2004, механические свойства и состояние по ГОСТ 2208–2007. Ультразвуковой контроль партии отсеивает расслоения и внутренние дефекты проката ещё до отгрузки, при несоответствии партия меняется за счёт СМ.

Как выбрать марку и твёрдость латунной ленты

Выбор сводится к трём решениям: марка, толщина и состояние по твёрдости.

По марке ориентируются на операцию. Нужна гибка, глубокая вытяжка или формовка объёмной детали — берут Л63: её удлинение 38−50% в мягком состоянии держит вытяжку без разрывов. Нужна штамповка плоской детали с последующей токарной или фрезерной доработкой, точёные штыри и пины — берут ЛС59−1: свинец дробит стружку и ускоряет обработку на автоматах. Глубокую вытяжку на ЛС59−1 не ведут — свинцовистая латунь для этого слишком хрупкая.

По толщине отталкиваются от тока и геометрии. Тонкую ленту 0,05−0,2 мм берут под мелкие пружинящие контакты и лепестки, среднюю 0,3−1,0 мм — под основной массив клемм и контактных деталей, толстую 1,0−3,0 мм — под мощные клеммы, шины и несущие детали разъёмов.

По состоянию выбирают между формуемостью и упругостью. Глубокая вытяжка и гибка на малый радиус — мягкая (М). Универсальная штамповка с умеренной формовкой — полутвёрдая (П). Упругие контакты, плоские пружины, ножи разъёмов — твёрдая и пружинно-твёрдая (Т, ПТ), с обязательным согласованием линии гиба относительно направления прокатки.

Если сравнивать латунь с медью и бронзой в контактных деталях, у каждого металла своя ниша. Медь (М1, М0б) выигрывает по проводимости, её ставят под сильноточные шины и токоведущие детали, где важны минимальные потери. Бериллиевая бронза БрБ2 (AERIS 1345) даёт высочайшую упругость и ресурс ответственных пружинных контактов, но дороже. Латунь Л63 и ЛС59−1 занимает массовый сегмент: дешёвый штампованный контакт, клемма, деталь разъёма с умеренным током, где проводимости 27% IACS достаточно, а решает цена и технологичность штамповки.

Нужна латунная лента под штамповку контактов или разъёмов? Технолог С М подберёт марку и состояние под вашу деталь, согласует толщину и допуски по ГОСТ 2208–2007 и подготовит расчёт.

Заключение

Латунная лента в электронике — это холоднокатаный прокат толщиной 0,05−3 мм из двух рабочих марок: пластичной Л63 (CuZn37) под гибку и вытяжку и автоматной ЛС59−1 (CuZn39Pb) под штамповку плоских деталей и точение выводов. Выбор детали определяет связка из трёх параметров: марка под операцию, толщина под ток и геометрию, состояние по твёрдости под формовку или упругость. Мягкую ленту берут под вытяжку, полутвёрдую — под универсальную штамповку, твёрдую и пружинно-твёрдую — под упругие контакты и плоские пружины разъёмов. По проводимости латунь уступает меди (26−28% против 100% IACS), поэтому её место — массовый штампованный контакт, клемма и деталь разъёма с умеренным током, где решают цена и технологичность.

Технологи СМ подбирают марку, толщину и состояние ленты под конкретную деталь и подтверждают химсостав и свойства сертификатом по ГОСТ 15 527–2004 и ГОСТ 2208–2007.

Статью подготовили

Автор: Сергей Ковриго

Эксперт в области: латуни и латунный ленточный прокат

Редактор: Роман Отроков

Эксперт в области: металлургия цветных сплавов

Технолог «Специальные Материалы»