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CUPAL Glossar
30 Begriffe rund um Kupfer-Aluminium-Bimetallverbindungen in vier Themen: der Werkstoff, Korrosion und Kontakt, Bauteile und Verbindungstechnik sowie Normen und Zeugnisse. Jeder Begriff ist einen Klick vom ausführlichen Artikel entfernt.
Der Werkstoff
- CUPALCu-Al-Bimetall
Ein kaltwalzplattierter Kupfer-Aluminium-Bimetallverbund, bezogen auf die Schichtdicke etwa 70% Aluminium und 30% Kupfer. Keine Legierung: Die beiden Metallschichten sind untrennbar verbunden, behalten aber jeweils ihre eigenen Eigenschaften — eine Seite ist Kupfer, die andere Aluminium. Seine Hauptaufgabe ist, galvanische Korrosion dort zu verhindern, wo ein Kupfer- und ein Aluminiumleiter aufeinandertreffen. Er kommt als Blech, Band, Scheibe oder als Zuschnitt nach Zeichnung in die Verbindung.
- BimetallBimetallverbund, plattiertes Metall
Ein aus zwei verschiedenen Metallen dauerhaft verbundener Werkstoff, der die nützlichen Eigenschaften beider trägt. Bei CUPAL werden Leitfähigkeit und Lötbarkeit des Kupfers mit dem geringen Gewicht und Preis des Aluminiums kombiniert. Nicht zu verwechseln mit dem Bimetallstreifen in Thermostaten und Thermoauslösern: Dort zählt die unterschiedliche Wärmeausdehnung, hier, dass jede Seite zu einem anderen Leiter passt.
- WalzplattierenKaltwalzplattieren
Das Verfahren, das die beiden CUPAL-Schichten verbindet: Vorbereitete Aluminium- und Kupferbleche werden bei Raumtemperatur unter sehr hohem Druck gemeinsam gewalzt, dabei entsteht eine metallische Bindung. Die Diffusion während der anschließenden Wärmebehandlung verstärkt den Verbund weiter. Zwischen den Schichten gibt es keinen Zusatzwerkstoff, Klebstoff oder Lot.
- DiffusionsschweißenDiffusionsverbund
Bei der Wärmebehandlung nach dem Walzplattieren diffundieren Kupfer- und Aluminiumatome über die Grenzfläche ineinander und verstärken so den Schichtverbund. Daraus ergibt sich die Haftfestigkeit von CUPAL von 70–110 N/cm Streifenbreite. Zeit und Temperatur der Wärmebehandlung sind eng begrenzt, damit die intermetallische Schicht mikroskopisch dünn bleibt.
- Intermetallische Schicht
Eine spröde Kupfer-Aluminium-Verbindungsschicht an der Grenze der beiden Metalle. Bei CUPAL wird sie bewusst mikroskopisch dünn gehalten — deshalb lässt sich der Werkstoff biegen, stanzen und tiefziehen, ohne dass sich die Schichten trennen. Bei anhaltender Erwärmung wächst sie: CUPAL darf höchstens bei 260 °C für höchstens 4 Stunden wärmebehandelt werden; darüber wird die Schicht unkontrolliert dicker und schwächt den Verbund.
- Plattierungsverhältnis70/30
Das Dickenverhältnis der beiden Schichten eines Bimetalls. Bei CUPAL sind es bezogen auf die Schichtdicke 70% Aluminium und 30% Kupfer; daraus ergeben sich eine Dichte von etwa 4,6 g/cm³ und eine Leitfähigkeit von etwa 41,9 m/Ω·mm². Viele Anbieter nennen gar kein Verhältnis, sodass eine Ausschreibung sich nicht darauf beziehen kann — fordert eine Zeichnung eine Mindest-Kupferdicke, lassen Sie sie vor der Bestellung bestätigen.
- Werkstoff-NummerDIN 17007
Eine Kennung nach dem Werkstoffnummernsystem DIN 17007. Der Aluminiumträger von CUPAL ist 3.0255 (Al 99,5, EN AW-1050A), die Kupferauflage 2.0065 (E-Cu58, Cu-ETP). Diese beiden Nummern identifizieren den Werkstoff auf Zeugnissen und in Ausschreibungen eindeutig.
- CCA (kupferkaschiertes Aluminium)
Ein Leiter mit Aluminiumkern und dünner umlaufender Kupferschicht — vor allem als Draht und Kabel. Der Name ähnelt, die Aufgabe nicht: CCA ersetzt Kupfer kostengünstiger, das Kupfer umhüllt das Aluminium, und es löst keinen Kupfer-Aluminium-Übergang. CUPAL hat auf einer Seite Kupfer und auf der anderen Aluminium — genau damit es zwischen zwei verschiedenen Leitern sitzen kann.
Korrosion und Kontakt
- Galvanische KorrosionKontaktkorrosion
Elektrochemische Korrosion, die einsetzt, wenn zwei unterschiedlich edle Metalle (z. B. Kupfer und Aluminium) in Gegenwart eines Elektrolyten — Feuchtigkeit, Kondenswasser, Salzluft — direkt in Kontakt stehen. Die beiden Metalle bilden ein galvanisches Element, das unedlere Aluminium löst sich auf. Die Verbindung lockert sich, der Übergangswiderstand steigt, die Verbindung erwärmt sich. Ein CUPAL-Übergangselement beseitigt den direkten Cu-Al-Kontakt: An jeder Fläche trifft gleiches Metall auf gleiches Metall.
- Elektrochemische Spannungsreihegalvanische Reihe
Die Rangfolge der Metalle danach, wie leicht sie Elektronen abgeben. Das Standardpotenzial beträgt für Kupfer +0,34 V, für Aluminium −1,66 V — die beiden liegen weit auseinander, weshalb ihre Paarung besonders korrosionsgefährdet ist. Die an einem eingebauten, oxidbedeckten Cu/Al-Paar tatsächlich messbare Spannung ist geringer, etwa 0,5–1 V, reicht aber, um das Aluminium fortlaufend aufzulösen.
- Oxidschicht (Aluminiumoxid)Al₂O₃
Eine harte, elektrisch isolierende, wenige Nanometer dicke Schicht, die sich an Luft fast sofort auf Aluminium bildet. Sie schützt das Aluminium vor weiterer Oxidation, verschlechtert aber die Leitung an der Kontaktfläche — deshalb muss eine Aluminiumfläche vor dem Anschließen gereinigt werden. Die Aluminiumseite von CUPAL wird genauso vorbereitet wie jede andere Aluminiumfläche.
- ÜbergangswiderstandKontaktwiderstand
Der elektrische Widerstand an der Grenze zweier verpresster Leiter, der entsteht, weil sich die Flächen nur in mikroskopischen Punkten berühren. Oxidschichten, Korrosionsprodukte oder nachlassende Klemmkraft erhöhen ihn. Da die Wärme in der Verbindung mit dem Quadrat des Stroms mal dem Widerstand wächst, führt steigender Übergangswiderstand zu Erwärmung und im schlimmsten Fall zum Versagen der Verbindung — die Ursache der bekannten „warmen Schienenverbindung“.
- KontaktpasteKontaktfett
Ein in direkten Kupfer-Aluminium-Verbindungen eingesetztes Mittel, das Feuchtigkeit von der Kontaktfläche fernhält und die Oxidation verlangsamt. Die Potenzialdifferenz beseitigt es nicht; mit der Zeit trocknet es aus oder wird ausgewaschen, die Verbindung braucht also Wartung. Ein CUPAL-Übergang braucht es nicht, weil an jeder Fläche gleiches Metall auf gleiches trifft; auf CUPAL-Kontaktflächen gehört kein Schmiermittel.
- Kriechen (Fließen)
Die Neigung von Aluminium, unter dauerhafter Klemmkraft auch bei Raumtemperatur langsam unter dem Druck wegzufließen. In einer Schraubverbindung sinkt dadurch mit der Zeit die Klemmkraft und der Übergangswiderstand steigt — die entstehende Wärme beschleunigt den Vorgang weiter. Deshalb hält man in Verbindungen mit Aluminium die Klemmkraft mit einer federnden Scheibe (z. B. Tellerfeder) konstant.
Bauteile und Verbindungstechnik
- ÜbergangsscheibeBimetallscheibe, Al-Cu-Scheibe
Eine Bezeichnung für zwei physisch verschiedene Teile. Das eine ist die Kupfer-Aluminium-Bimetallscheibe (wie die CUPAL-Scheibe): eine Seite Kupfer, die andere Aluminium, der Übergang steckt im Werkstoff. Das andere ist eine gezahnte oder profilierte Kupferlegierungsscheibe, die beim Anziehen die Oxidschicht des Aluminiums durchdringt — dort entsteht der Übergang bei der Montage. Aus der Ausschreibung geht selten hervor, welches gemeint ist; maßgeblich sind Zeichnung oder Muster.
- Kabelschuh
Ein auf das Kabelende gepresster oder geschraubter Verbinder, dessen Lasche an Schiene oder Gerät angeschraubt wird. Kommt ein Kupferkabelschuh auf eine Aluminiumschiene — oder ein Aluminiumkabelschuh auf eine Kupferschiene —, liegt eine CUPAL-Scheibe dazwischen, damit an beiden Kontaktflächen gleiches Metall auf gleiches trifft.
- Bimetall-KabelschuhAl-Cu-Kabelschuh
Ein Kabelschuh mit Aluminium-Presshülse für einen Aluminiumleiter und Kupferlasche, die an eine Kupferschiene oder Geräteklemme geschraubt wird. Der Kupfer-Aluminium-Übergang liegt werkseitig zwischen Hülse und Lasche. Er ist das richtige Teil, wenn ein Aluminiumkabel auf einen Kupferanschluss muss; liegt der Werkstoffwechsel zwischen Kabelschuh und Schiene, ist die CUPAL-Scheibe die einfachere Lösung.
- StromschieneSammelschiene
Eine starre Leiterschiene für die Hochstromverteilung in Schaltanlagen, Umspannstationen und Rechenzentren. Wo Kupfer- und Aluminiumschiene oder -kabelschuh aufeinandertreffen, kommt eine CUPAL-Übergangsplatte oder -scheibe dazwischen; ohne sie lockert und erwärmt sich die Verbindung mit der Zeit durch galvanische Korrosion.
- ÜbergangsplatteÜbergangssegment, Bimetallblech
Ein auf die Größe der Schienenverbindung zugeschnittenes CUPAL-Stück zwischen Kupfer- und Aluminiumschiene oder -armatur. Es leistet dasselbe wie die Scheibe, nur auf größerer Fläche: Die Kupferseite liegt am Kupferleiter, die Aluminiumseite am Aluminium. Es wird aus der Tafel (500 × 500 oder 500 × 2000 mm), aus Band oder nach Zeichnung geschnitten.
- FederscheibeTellerfeder
Eine federnde Scheibe, die die Klemmkraft in der Schraubverbindung aufrechterhält, auch wenn das Aluminium durch Kriechen oder Wärmeausdehnung leicht nachgibt. Sie kann in einer CUPAL-Verbindung eingesetzt werden, um den Druck konstant zu halten; sie ersetzt die CUPAL-Scheibe nicht, sondern ergänzt sie.
- ICALCU-Artikelnummer
Das Artikelnummer-Präfix der CUPAL-Bimetallscheiben, gefolgt von Schraubengröße und Ausführung — ICALCU10CS ist zum Beispiel die M10-Scheibe mit 23 mm Außendurchmesser. Händler führen dasselbe Teil auch unter eigenen Nummern (z. B. NEXANS Cupal M 10 Al-Cu oder Mentavill 880111); der Artikelnummer-Querverweis ordnet sie zu.
- Laserschneiden und StanzenAusschneiden, Lochen
Die beiden Verfahren, mit denen ein CUPAL-Teil mit freier Kontur entsteht. Laserschneiden braucht kein Werkzeug, passt also zu Mustern und Kleinserien, und die Zeichnung darf sich jederzeit ändern. Stanzen kostet einmalig ein Werkzeug, ist dafür in großen Serien pro Stück am günstigsten. Für Streifen und Rechtecke mit geraden Kanten braucht es keines von beiden — da reicht die Tafelschere.
Normen und Zeugnisse
- EN 10204Werkstoffzeugnis
Die europäische Norm, die die Arten von Prüfbescheinigungen für metallische Erzeugnisse einteilt — wer die Bescheinigung ausstellt und ob sie chargenbezogene Messwerte oder allgemeine Angaben enthält. Bei CUPAL-Lieferungen fällt die Wahl in der Praxis zwischen 2.2 und 3.1.
- EN 10204 2.2Werkszeugnis
Die Erklärung des Herstellers mit allgemeinen, nicht chargenbezogenen Prüfergebnissen. Sie liegt jeder CUPAL-Lieferung standardmäßig bei, auch Zuschnitten, ohne gesonderte Anforderung.
- EN 10204 3.1Abnahmeprüfzeugnis
Eine Bescheinigung mit Messwerten, die auf die konkrete Lieferung (Charge/Los) bezogen sind, unterzeichnet von einem fertigungsunabhängigen Beauftragten. Wird auf Anfrage, projektbezogen ausgestellt.
- ISO 9001:2015
Die internationale Norm für Qualitätsmanagementsysteme. Das CUPAL-Ausgangsmaterial stammt aus einer nach ISO 9001:2015 zertifizierten deutschen Lieferkette (WMH); das Zertifikat bescheinigt das System des Lieferanten, nicht den Werkstoff selbst — den beschreibt das EN-10204-Zeugnis.
- SVHC (REACH)Substance of Very High Concern
Ein besonders besorgniserregender Stoff nach der REACH-Verordnung. CUPAL enthält oberhalb der Meldeschwelle von 0,1 Gew.-% keinen SVHC; eine SVHC-Freiheitserklärung ist pro Lieferung oder projektbezogen erhältlich.
- IEC 61238
Die Prüfnorm für Press- und Schraubverbinder für Starkstromkabel: Mit Wärmezyklen und Kurzschlussprüfungen wird geprüft, ob der Widerstand der Verbindung dauerhaft stabil bleibt. Sie gilt für den Verbinder, nicht für den Werkstoff CUPAL; Kupfer-Aluminium-Übergänge werden in diesem Rahmen beurteilt.
- IEC 61439DIN EN 61439
Die Normenreihe für Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen. Die Konformität weist stets der Hersteller der Anlage nach; CUPAL tritt hier als kompatibler Übergangswerkstoff auf, nicht als eigenständig zertifiziertes Produkt.
- DIN 43671
Die deutsche Norm zur Bemessung von Kupfer-Stromschienen für Dauerstrom: Sie gibt den zulässigen Belastungsstrom nach Querschnitt an. Das Gegenstück für Aluminiumschienen ist DIN 43670. In einer Kupfer-Aluminium-Schienenverbindung wird das CUPAL-Übergangsstück auf die verbundenen Schienen abgestimmt.