Συγκολλημένες ασημένιες επαφές σε διακόπτες κυκλώματος υψηλής τάσης-: Συγκόλληση υλικού και αντίσταση τόξου

Ένα συγκρότημα επαφών Brazed Silver συνδυάζει μια κεφαλή επαφής-με βάση το ασήμι με ένα χάλκινο στήριγμα μέσω ενός μεταλλουργικά συνδεδεμένου στρώματος συγκόλλησης. Για διακόπτες υψηλής-ρεύματος, η επιλογή υλικού επαφής, η θερμοκρασία συγκόλλησης, η γεωμετρία των αρμών, η κάλυψη-περιοχής συγκόλλησης και η επιθεώρηση μετά την{4}}συγκόλληση επηρεάζουν άμεσα την αντίσταση επαφής, τη θερμική άνοδο, τη μηχανική συγκράτηση και τη συμπεριφορά διάβρωσης του τόξου-.

Για MCCB και άλλες δομές μεταγωγής υψηλού{0}}ρεύματος, ο μηχανικός στόχος δεν είναι απλώς μια ασημί-πλούσια επιφάνεια επαφής. Το πλήρες συγκρότημα πρέπει να διατηρεί μια διαδρομή ρεύματος χαμηλής-αντίστασης ενώ αντιστέκεται στην επαναλαμβανόμενη ενέργεια τόξου, στον θερμικό κύκλο και στη μηχανική φόρτιση στη διεπαφή επαφής.

Υλικά επαφής AgWC και AgC για έκθεση σε τόξο

Κατά τη διάρκεια της διακοπής, η επιφάνεια επαφής εκτίθεται σε τοπική θέρμανση, προσάρτηση τόξου, μεταφορά υλικού και επαναλαμβανόμενο θερμικό κύκλο. Επομένως, τα συστήματα AgWC και AgC λαμβάνονται υπόψη όταν η εφαρμογή απαιτεί μια σκληρότερη φάση επαφής από τον καθαρό άργυρο.

Η πραγματική σύνθεση θα πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με το ονομαστικό ρεύμα, την τάση, το καθήκον διακοπής βραχυκυκλώματος, τη συχνότητα μεταγωγής και τη γεωμετρία επαφής και όχι μόνο με το όνομα υλικού.

Για ένα σύστημα επαφής MCCB, η κεφαλή επαφής δεν μπορεί να αξιολογηθεί ανεξάρτητα από το χάλκινο στήριγμα. Ένα υλικό επαφής με καλή αντοχή στο τόξο μπορεί ακόμα να προκαλέσει πρόωρη αστοχία συναρμολόγησης εάν η συγκολλημένη διεπαφή περιέχει κενά, ανεπαρκή διαβροχή ή ανεπαρκή περιοχή συγκόλλησης.

Αντίσταση επαφής και θερμική άνοδος κατά IEC 60947 Συνθήκες δοκιμής

Η αντίσταση επαφής επηρεάζεται από την κατάσταση της επιφάνειας, την πίεση επαφής, τη σκληρότητα του υλικού, τη γεωμετρία επαφής και τον σχεδιασμό της διαδρομής ρεύματος. Μια χαμηλή τιμή αρχικής αντίστασης είναι χρήσιμη μόνο όταν παραμένει σταθερή μετά από θερμικό και ηλεκτρικό κύκλο.

Για τον έλεγχο της παραγωγής, οι ομάδες μηχανικών θα πρέπει να καθορίσουν μετρήσιμα κριτήρια αποδοχής για:

• Αντίσταση επαφής σε mΩ κάτω από το καθορισμένο ρεύμα δοκιμής.
• Αύξηση θερμοκρασίας επαφής κάτω από το ονομαστικό ρεύμα.
• Ανοχή διαστάσεων κεφαλής επαφής-σε mm.
• Συγκολλημένη κάλυψη αρμών και ανιχνεύσιμη περιοχή κενών.
• Μηχανική διατμητική αντοχή σε MPa.
• Επιφανειακή σκληρότητα ή μικρο-σκληρότητα σε HV όπου ισχύει.

Ως εκ τούτου, μια προδιαγραφή προμηθευτή θα πρέπει να προσδιορίζει τη μέθοδο δοκιμής, τη θέση μέτρησης, το εφαρμοσμένο ρεύμα και το όριο αποδοχής αντί να αναφέρει μόνο μια γενική δήλωση όπως "χαμηλή αντίσταση".

Brazed Joint εναντίον Riveted Joint για High-Τρέχουσες επαφές

Η συγκόλληση και το κάρφωμα δημιουργούν διαφορετικές μηχανικές και ηλεκτρικές διεπαφές. Μια επαφή με πριτσίνια εξαρτάται από τη μηχανική παραμόρφωση και την ελεγχόμενη επαφή μεταξύ των εξαρτημάτων, ενώ η συγκόλληση σχηματίζει μια μεταλλουργική ένωση μέσω ενός κράματος πλήρωσης συγκόλλησης.

Μια συγκολλημένη κατασκευή μπορεί να παρέχει μια συνεχή συνδεδεμένη περιοχή κάτω από την κεφαλή επαφής, αλλά μόνο όταν η άρθρωση έχει σχεδιαστεί σωστά. Ο προμηθευτής θα πρέπει να ελέγχει το διάκενο συγκόλλησης, την κατανομή μετάλλων πλήρωσης-, τον ρυθμό θέρμανσης, τη θερμοκρασία αιχμής και τις συνθήκες ψύξης.

Για το πριτσίνωμα, οι κύριες μεταβλητές μετατοπίζονται προς τη διάμετρο του κορμού του πριτσινιού, τη δύναμη ανατροπής, το ύψος της κεφαλής, την ομοκεντρικότητα και την υπολειπόμενη μηχανική προφόρτιση.

Θερμοκρασία συγκόλλησης, διαβροχή και διάκενο αρμών

Η διαδικασία συγκόλλησης θα πρέπει να βασίζεται στο πραγματικό σύστημα πλήρωσης{0}}μετάλλων και όχι από μια γενική θερμοκρασία κλιβάνου.

Οι σημαντικές μεταβλητές της διαδικασίας περιλαμβάνουν:

• Εύρος τήξης κράματος πλήρωσης και θερμοκρασία υγρού.
• Ο χαλκός-υποστηρίζει την κατάσταση της επιφάνειας πριν από τη συγκόλληση.
• Επικοινωνία-στοίχιση επικεφαλής και υποστήριξης.
• Διάκενο άρθρωσης και απόσταση τριχοειδούς ροής.
• Ρυθμός θέρμανσης και μέγιστη θερμοκρασία.
• Χρόνος διατήρησης σε θερμοκρασία συγκόλλησης.
• Προστατευτική ατμόσφαιρα ή συνθήκες κενού.
• Έλεγχος ρυθμού ψύξης και παραμόρφωσης.

Για την πιστοποίηση της παραγωγής, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μεταλλογραφικές διατομές-για να επιβεβαιωθεί ότι το κράμα πλήρωσης έχει ρέει μέσω της επιδιωκόμενης περιοχής συγκόλλησης χωρίς υπερβολικό κενό, ατελή διαβροχή ή ανεξέλεγκτο διαμεταλλικό σχηματισμό.

Διατμητική αντοχή μεγαλύτερη από ή ίση με 150 MPa: Δοκιμή σχεδίασης αντί για αξιώσεις μάρκετινγκ

Μια τιμή διατμητικής{0}}αντοχής, όπως μεγαλύτερη από ή ίση με 150 MPa, θα πρέπει να δηλώνεται μόνο όταν συνδέεται με καθορισμένο συνδυασμό υλικού, γεωμετρία αρμού και μέθοδο δοκιμής. Το αριθμητικό αποτέλεσμα μπορεί να αλλάξει σημαντικά ανάλογα με τη διάμετρο της κεφαλής επαφής-, το πάχος της χαλκοσυγκόλλησης, την περιοχή επικάλυψης, την προετοιμασία του δείγματος και την κατεύθυνση φόρτωσης.

Για την πιστοποίηση προμηθευτή, το αρχείο δοκιμής πρέπει να προσδιορίζει:

Ένας σύνδεσμος που αποτυγχάνει μέσα στο μητρικό υλικό και όχι κατά μήκος της συγκολλημένης διεπαφής παρέχει διαφορετικές πληροφορίες μηχανικής από μια αστοχία διεπαφής. Επομένως, τα αρχεία QA θα πρέπει να τεκμηριώνουν τη θέση του σπασίματος, όχι μόνο το φορτίο αιχμής.

Γεωμετρία στήριξης χαλκού και ηλεκτρική αγωγιμότητα

Το στήριγμα χαλκού παρέχει την κύρια διαδρομή μεταφοράς ρεύματος- πίσω από την κεφαλή επαφής. Η ποιότητα χαλκού, η{2}}διατομή, το πάχος στήριξης και η γεωμετρία της ζώνης συγκόλλησης- επηρεάζουν την πτώση τάσης και τη θερμική άνοδο.

Όπου καθορίζεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα, η προδιαγραφή αγοράς θα πρέπει να προσδιορίζει την ποιότητα χαλκού και τη βάση δοκιμής. Μια τιμή όπως Μεγαλύτερη ή ίση με 85% IACS δεν πρέπει να μεταφέρεται μεταξύ ποιοτήτων χαλκού χωρίς επαλήθευση.

Ο μηχανικός σχεδιασμός θα πρέπει επίσης να αποτρέπει την υπερβολική θερμική συγκέντρωση γύρω από την περιοχή της συγκόλλησης. Οι έντονες αλλαγές τμημάτων, τα λεπτά τμήματα στήριξης και τα ανεπαρκώς ελεγχόμενα ίχνη χαλκοσυγκόλλησης μπορούν να δημιουργήσουν τοπικές διαβαθμίσεις θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια λειτουργίας υψηλού ρεύματος-.

Σχεδιασμός διεπαφής AgWC/AgC: Έλεγχος διαστάσεων 0,01–0,05 mm

Η κεφαλή επαφής και το χάλκινο στήριγμα πρέπει να παραμείνουν ευθυγραμμισμένα καθ' όλη τη διάρκεια της συγκόλλησης. Ανάλογα με το μέγεθος του εξαρτήματος και την ικανότητα διεργασίας, οι κρίσιμες διαστάσεις μπορούν να ελέγχονται εντός εύρους όπως ±0,01 mm έως ±0,05 mm, αλλά η πραγματική ανοχή πρέπει να καθοριστεί από το σχέδιο σχεδιασμού του διακόπτη και τη στοίβα συναρμολόγησης-επάνω.

Οι βασικές διαστάσεις συνήθως περιλαμβάνουν:

• Διάμετρος κεφαλής επαφής-.
• Πάχος κεφαλής επαφής-.
• Πλάτος και πάχος στήριξης.
• Διάμετρος περιοχής συγκόλλησης-.
• Επιπεδότητα προσώπου-επαφής.
• Ομοκεντρικότητα μεταξύ κεφαλής επαφής και στήριξης.
• Τελειωμένο ύψος συναρμολόγησης.

Η επιθεώρηση διαστάσεων θα πρέπει να πραγματοποιείται μετά τη συγκόλληση, επειδή η θερμική παραμόρφωση μπορεί να αλλάξει την τελική γεωμετρία.

Ελαττώματα συγκόλλησης: Κενά, μη-διαβροχή και κακή ευθυγράμμιση

Τα πιο σημαντικά ελαττώματα στη συγκόλληση συνδέονται γενικά με ατελή ροή πλήρωσης, παγίδευση αερίου, μόλυνση και ανεξέλεγκτη θέρμανση.

Μια ελεγχόμενη διαδικασία συγκόλλησης θα πρέπει επομένως να συνδυάζεται με επιθεώρηση διαστάσεων αντί να αντιμετωπίζεται ως μεμονωμένη θερμική λειτουργία.

-Επιθεώρηση ακτίνων X/CT για ελαττώματα εσωτερικής συγκόλλησης

Η οπτική επιθεώρηση δεν μπορεί να εντοπίσει με αξιοπιστία εσωτερικά κενά κάτω από μια ασημένια κεφαλή επαφής. Για εξαρτήματα διακοπής υψηλού-ρεύματος, η αξονική τομογραφία ή η αξονική τομογραφία μπορεί να παράσχει μη-μη καταστροφικές ενδείξεις για την κατάσταση της εσωτερικής άρθρωσης.

Η προδιαγραφή επιθεώρησης πρέπει να ορίζει:

• Χώρος επιθεώρησης.
• Ελάχιστο ανιχνεύσιμο μέγεθος ελαττώματος.
• Μέγιστο επιτρεπόμενο ποσοστό κενού ή μεμονωμένο μέγεθος κενού.
• Τοποθεσία αποδοχής.
• Συχνότητα δειγματοληψίας.
• Ανάλυση εξοπλισμού.
• Αναγνώριση παρτίδας.
• Μορφή έκθεσης επιθεώρησης.

Τα όρια αποδοχής πρέπει να συμφωνούνται με το σχέδιο εξαρτημάτων ή το σχέδιο ποιότητας. Μια γενική δήλωση "zero void" δεν είναι τεχνικά χρήσιμη εκτός εάν οριστεί και το όριο ανίχνευσης.

Υπερηχητική και Μεταλλογραφική Επαλήθευση

Η επιθεώρηση με υπερήχους μπορεί να εξεταστεί όταν η γεωμετρία των εξαρτημάτων και ο συνδυασμός υλικών παρέχουν επαρκή ακουστική σύζευξη και διαχωρισμό σημάτων.

Για τον χαρακτηρισμό της διαδικασίας, η καταστροφική μεταλλογραφία παραμένει χρήσιμη επειδή εκθέτει άμεσα:

• Συγκολλήστε-συνέχεια επιπέδου.
• Κατανομή πληρωτικού.
• Ζώνες αντίδρασης διεπαφής.
• Αραιότητα της ύλης.
• Ρωγμές.
• Ατελής διαβροχή.
• Τοπική υπερθέρμανση.

Η NDT και η μεταλλογραφία εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς. Το NDT υποστηρίζει έλεγχο παραγωγής χωρίς να καταστρέφει το εξάρτημα. Η μεταλλογραφία παρέχει λεπτομερή στοιχεία ανάπτυξης της διαδικασίας-από επιλεγμένα δείγματα.

Δοκιμή διάτμησης και αστοχία-Ανάλυση τρόπου λειτουργίας

Η δοκιμή διάτμησης θα πρέπει να εφαρμόζει ένα ελεγχόμενο φορτίο στην κεφαλή επαφής έως ότου παρουσιαστεί αστοχία διεπαφής ή αστοχία γονικού{0}}υλικού.

Η αναφορά δοκιμής πρέπει να περιέχει την αναγνώριση του δείγματος, την παρτίδα υλικού, την περιοχή αρμού, τη μέγιστη δύναμη, την υπολογισμένη τάση, τη διαμόρφωση φόρτωσης και τη θέση θραύσης.

Για παράδειγμα:

Διατμητική τάση (MPa)=Μέγιστο διατμητικό φορτίο (N) ÷ Αποτελεσματική περιοχή σύνδεσης (mm²)

Εάν η αποτελεσματική περιοχή συγκόλλησης δεν μετράται με συνέπεια, τα δεδομένα αντοχής διάτμησης{0}}από διαφορετικές γεωμετρίες στοιχείων δεν μπορούν να συγκριθούν άμεσα.

Πιστοποίηση υλικού AgWC/AgC και Αρχεία παρτίδων

Για εξαρτήματα μεταγωγής-υψηλής-τάσης που σχετίζονται με τα αυτοκίνητα, η ιχνηλασιμότητα του υλικού θα πρέπει να εκτείνεται από την εισερχόμενη πρώτη ύλη έως την τελική συναρμολόγηση.

Μια ελεγχόμενη εγγραφή μπορεί να περιλαμβάνει:

• Βαθμός υλικού επαφής-.
• Περιεκτικότητα σε άργυρο ή δηλωμένη σύνθεση.
• Προδιαγραφή καρβιδίου βολφραμίου ή φάσης άνθρακα.
• Ποιότητα χαλκού.
• Γεμιστικό-μετάλλου.
• Προμηθευτής πρώτων υλών-.
• Αριθμός παρτίδας.
• Ημερομηνία παραγωγής.
• Αναγνώριση εξοπλισμού συγκόλλησης.
• Προφίλ θερμοκρασίας συγκόλλησης.
• Αναγνώριση χειριστή ή γραμμής παραγωγής-.
• Αποτέλεσμα NDT.
• Αποτέλεσμα επιθεώρησης διαστάσεων.
• Αποτέλεσμα μηχανικής δοκιμής.

Τα συστήματα ποιότητας ISO 9001 και IATF 16949 μπορούν να παρέχουν το πλαίσιο για τον έλεγχο της διαδικασίας και την ιχνηλασιμότητα, ενώ τα πραγματικά κριτήρια αποδοχής εξαρτημάτων θα πρέπει να παραμείνουν συγκεκριμένα για το προϊόν-.

Συμμόρφωση RoHS και REACH Υλικού

Η συμμόρφωση του υλικού θα πρέπει να τεκμηριώνεται μέσω ελεγχόμενων δηλώσεων και, όπου απαιτείται, εργαστηριακών δοκιμών.

Για την προμήθεια, το πακέτο προμηθευτών πρέπει να κάνει διάκριση μεταξύ:

• Δήλωση σύνθεσης υλικού.
• Τεκμηρίωση συμμόρφωσης RoHS.
• Δήλωση κατάστασης ουσίας REACH-.
• Πιστοποιητικό εισερχόμενου υλικού.
• Ιχνηλασιμότητα παρτίδας-παραγωγής.
• Τελικό αρχείο επιθεώρησης.

Αυτός ο διαχωρισμός αποτρέπει την εσφαλμένη αντιμετώπιση ενός εγγράφου συμμόρφωσης ως απόδειξη μηχανικής ή ηλεκτρικής απόδοσης.

Δυνατότητα διεργασίας: ±0,01 mm έως ±0,05 mm Κρίσιμες Διαστάσεις

Η ικανότητα διαστάσεων θα πρέπει να αξιολογείται σε σχέση με το πραγματικό μηχανικό σχέδιο. Για συγκροτήματα επαφών ακριβείας, η μέτρηση μπορεί να περιλαμβάνει μικρόμετρα, οπτικά συστήματα, εξοπλισμό CMM ή ειδικούς μετρητές.

Όταν ένα σχέδιο προσδιορίζει ±0,01 mm, ο προμηθευτής θα πρέπει να επιδεικνύει ικανότητα διεργασίας χρησιμοποιώντας ένα καθορισμένο σύστημα μέτρησης και μέθοδο δειγματοληψίας αντί να βασίζεται σε ένα μόνο αποτέλεσμα επιθεώρησης.

Για μεγαλύτερο-όγκο παραγωγής, ο στατιστικός έλεγχος διεργασίας μπορεί να εφαρμοστεί σε διαστάσεις όπως το ύψος της κεφαλής επαφής-, το πάχος στήριξης, το ύψος της συγκόλλησης και η ομοκεντρότητα.

Τι καθορίζει την απαιτούμενη αντοχή της άρθρωσης συγκόλλησης για μια ασημένια επαφή διακόπτη κυκλώματος;

Η απαιτούμενη τιμή εξαρτάται από τη γεωμετρία της επαφής, το φορτίο συναρμολόγησης, τον θερμικό κύκλο και το καθήκον εφαρμογής. Η διατμητική αντοχή θα πρέπει να προσδιορίζεται σε MPa μαζί με τη γεωμετρία δοκιμής, την περιοχή σύνδεσης, την κατεύθυνση φόρτισης και τον τρόπο αστοχίας.

Πώς επαληθεύεται η εσωτερική ποιότητα συγκόλλησης ενός συγκροτήματος ασημί επαφής;

Η επιθεώρηση με ακτίνες Χ ή αξονική τομογραφία μπορεί να εντοπίσει εσωτερικά κενά και ατελή συγκόλληση χωρίς να καταστρέψει το εξάρτημα. Τα επιλεγμένα δείγματα μπορούν στη συνέχεια να υποβληθούν σε μεταλλογραφική τομή και δοκιμή διάτμησης για την πιστοποίηση της διαδικασίας.

Ποια ιχνηλασιμότητα πρέπει να παρέχει ένας προμηθευτής για επαφές με συγκολλήσεις AgWC ή AgC;

Ο προμηθευτής θα πρέπει να συνδέσει τις παρτίδες επαφής-υλικού και χαλκού-υποστήριξης με τα αρχεία πλήρωσης-μετάλλων, τις παραμέτρους συγκόλλησης, τα αποτελέσματα NDT, την επιθεώρηση διαστάσεων και τον προσδιορισμό της τελικής παρτίδας. Τα συστήματα ISO 9001 ή IATF 16949 μπορούν να υποστηρίξουν αυτήν τη δομή ιχνηλασιμότητας.

Για τρέχοντα προγράμματα διακοπής κυκλώματος-, στείλτε τώρα το σχέδιο επαφής, την απαίτηση υλικού AgWC/AgC και τα κριτήρια επιθεώρησης συγκόλλησης γιαΣυναρμολόγηση επαφών από ασημί χαλκό, ώστε η ομάδα κατασκευής να μπορεί να ελέγξει τη σκοπιμότητα κοινής σχεδίασης, εργαλείων, NDT και παραγωγής πριν από την επόμενη κυκλοφορία αγοράς.