Dr. Dominic Linsler

Elektrische Kontakte können Schwingungen ausgesetzt sein, die eine tribologische Beanspruchung des elektrischen Kontakts verursachen. Solche Schwingungen entstehen beim Öffnen und Schließen des Kontakts oder beim Einsatz in bewegten oder vibrierenden Anwendungen wie in Automobilen. Die Oberflächenveränderung der Kontaktflächen ist stark durch die Randbedingungen der Kontakte wie Schwingweiten, Normalkräfte, Werkstoffe und Beschichtungen bestimmt. Da das Verhalten im Kontakt sehr systemspezifisch ist, bedeutet eine möglichst bauteilnahe Testung Vorteile für das Verständnis der Vorgänge im Kontakt.

Nachstellung eines Tastaturkontakts im Nanoindenter

In elektronischen Computertastaturen werden durch das Betätigen der einzelnen Tasten kleine Kräfte von wenigen hundert Millinewton auf die elektrischen Kontakte aufgebracht. Bei Betätigung der Taste berühren sich zwei Kontaktelemente und erlauben den Stromfluss zur Signalerzeugung. Abhängig von Randbedingungen wie z.B. Normalkraft und Amplitude verschieben sich die Kontakte bei Berührung gegeneinander und beeinflussen so den Kontaktwiderstand. Wir stellen die Kontaktbeanspruchung im Kraftbereich der realen Anwendung in einem Nanoindenter nach. Diesen ergänzten wir mit einem piezogetriebenen Positionierer (Abb. 1). Das Einbinden der Lateralbewegung in die Datenerfassung des Nanoindenters ermöglicht zusammen mit der externen Echtzeiterfassung des Normalkraftsignals die Nutzung des Geräts als Mikrofrettingtester. Der Nanoindenter erlaubt lastkontrollierte Versuche im Kraftbereich von 10 Millinewton bis zu mehreren Newton. Dies ist auch der Messbereich für die Lateralkräfte, sodass in diesem Kraftbereich Frettingversuche für unterschiedlichste Anwendungen möglich sind. Die Messung des Kontaktwiderstands ist nicht nur für elektrische Kontakte interessant, sondern kann auch in anderen leitfähigen Kontakten Aufschluss über Veränderungen im Kontakt geben. So ist beispielsweise bei gekreuzten Stahl-Stahl-Zylindern keine Änderung im Lateralkraftsignal über eine bestimmte Versuchsdauer sichtbar. Der Kontaktwiderstand jedoch ändert sich deutlich und zeigt so die Entstehung eines dritten Körpers aus oxidiertem Stahl an.

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