Zalemljeni srebrni kontakti u visoko-naponskim prekidačima: spajanje materijala i otpornost na luk

Lemljeni srebrni kontaktni sklop kombinuje kontaktnu glavu na bazi srebra- sa bakrenim nosačem kroz metalurški vezani sloj lemljenja. Kod jakih-strujnih prekidača, izbor kontaktnog materijala, temperatura lemljenja, geometrija spoja, pokrivenost-površine veze i kontrola nakon-inspekcije nakon lemljenja direktno utiču na otpor kontakta, toplotni porast, mehaničko zadržavanje i ponašanje{5}}erozije luka.

Za MCCB i druge -preklopne strukture velike struje, inženjerski cilj nije samo kontaktna površina-bogata srebrom. Kompletan sklop mora održavati strujni put sa niskim-otporom, dok se odupire ponovljenoj energiji luka, termičkom ciklusu i mehaničkom opterećenju na kontaktnoj sučelji.

AgWC i AgC kontaktni materijali za izlaganje luku

Za vrijeme prekida, kontaktna površina je izložena lokaliziranom zagrijavanju, spajanju luka, prijenosu materijala i ponovljenom termičkom ciklusu. AgWC i AgC sistemi se stoga razmatraju kada primjena zahtijeva tvrđu kontaktnu fazu od čistog srebra.

Stvarnu formulaciju treba odabrati prema nazivnoj struji, naponu, prekidu kratkog-spoja, frekvenciji prebacivanja i geometriji kontakta, a ne samo prema nazivu materijala.

Za MCCB kontaktni sistem, kontaktna glava se ne može procijeniti nezavisno od bakrenog nosača. Kontaktni materijal s dobrom otpornošću na luk još uvijek može dovesti do prijevremenog kvara montaže ako lemljeno sučelje sadrži šupljine, nedovoljno vlaženje ili neadekvatno područje spajanja.

Otpor kontakta i toplotni porast u uslovima ispitivanja IEC 60947

Na otpornost kontakta utiču stanje površine, kontaktni pritisak, tvrdoća materijala, geometrija kontakta i dizajn putanje struje. Niska početna vrijednost otpora je korisna samo kada ostaje stabilna nakon termičkog i električnog ciklusa.

Za kontrolu proizvodnje, inženjerski timovi treba da definišu merljive kriterijume prihvatljivosti za:

• Otpor kontakta u mΩ ispod specificirane ispitne struje.
• Porast temperature kontakta ispod nazivne struje.
• Tolerancija dimenzija kontaktne-glave u mm.
• Pokrivenost zalemljenih spojeva i vidljivo područje šupljina.
• Mehanička posmična čvrstoća u MPa.
• Površinska tvrdoća ili mikro{0}}tvrdoća u HV gdje je primjenjivo.

Specifikacija dobavljača stoga treba da identifikuje metodu ispitivanja, lokaciju merenja, primenjenu struju i granicu prihvatljivosti, a ne samo opštu izjavu kao što je "nizak otpor".

Lemljeni spoj u odnosu na zakovni spoj za kontakte visoke-trenutne struje

Lemljenje i zakivanje stvaraju različita mehanička i električna sučelja. Zakovni kontakt zavisi od mehaničke deformacije i kontrolisanog kontakta između komponenti, dok lemljenje formira metalurški spoj kroz leguru za lemljenje.

Lemljena struktura može osigurati kontinuirano spojeno područje ispod kontaktne glave, ali samo kada je spoj pravilno dizajniran. Dobavljač treba da kontroliše zazor lemljenja, distribuciju -metala za punjenje, brzinu grijanja, vršnu temperaturu i uslove hlađenja.

Za zakivanje, primarne varijable se pomjeraju prema promjeru drške zakovice, sili narušavanja, visini glave, koncentričnosti i preostalom mehaničkom prednaprezanju.

Temperatura lemljenja, vlaženje i čišćenje spojeva

Proces lemljenja treba da se uspostavi na osnovu stvarnog -metalnog sistema punila, a ne iz opšte temperature peći.

Važne varijable procesa uključuju:

• Opseg topljenja legure punila i temperatura likvidusa.
• Stanje bakrene{0}}potporne površine prije lemljenja.
• Kontakt{0}}glava i poravnanje podrške.
• Čišćenje zgloba i udaljenost kapilarnog toka.
• Brzina grijanja i vršna temperatura.
• Vrijeme zadržavanja na temperaturi lemljenja.
• Zaštitna atmosfera ili stanje vakuuma.
• Brzina hlađenja i kontrola distorzije.

Za kvalifikaciju proizvodnje, metalografski poprečni- presjeci bi se trebali koristiti kako bi se potvrdilo da je legura punila protekla kroz predviđeno područje vezivanja bez prekomjernog pražnjenja, nepotpunog vlaženja ili nekontrolisanog intermetalnog formiranja.

Smična čvrstoća veća ili jednaka 150 MPa: Test dizajn, a ne marketinške tvrdnje

Vrijednost posmične{0}}vrijednosti kao što je veća ili jednaka 150 MPa treba navesti samo kada je vezana za definiranu kombinaciju materijala, geometriju spoja i metodu ispitivanja. Numerički rezultat se može značajno promijeniti s prečnikom-kontaktne glave, debljinom lemljenja, površinom preklapanja, pripremom uzorka i smjerom opterećenja.

Za kvalifikaciju dobavljača, zapisnik ispitivanja treba da identifikuje:

Spoj koji pokvari unutar matičnog materijala, a ne duž lemljenog sučelja pruža različite inženjerske informacije od kvara interfejsa. QA zapisi bi stoga trebali dokumentirati lokaciju loma, a ne samo vršno opterećenje.

Geometrija nosača bakra i električna vodljivost

Bakarni oslonac obezbjeđuje glavni put -provodenja struje iza kontaktne glave. Kvalitet bakra, -površina poprečnog presjeka, debljina nosača i geometrija{3}} zone lemljenja sve utiču na pad napona i toplotni porast.

Tamo gdje je specificirana električna provodljivost, specifikacija za kupovinu treba da identifikuje razred bakra i osnovu za ispitivanje. Vrijednost kao što je veća ili jednaka 85% IACS ne bi se trebala prenositi između razreda bakra bez verifikacije.

Mehanički dizajn također treba spriječiti prekomjernu koncentraciju topline oko lemljene površine. Oštre promjene presjeka, tanki potporni dijelovi i loše kontrolirani otisci lemljenja mogu stvoriti lokalne temperaturne gradijente tokom rada velike-struje.

Dizajn AgWC/AgC interfejsa: 0,01–0,05 mm kontrola dimenzija

Kontaktna glava i bakarni nosač moraju ostati poravnati tokom lemljenja. Ovisno o veličini komponente i mogućnosti procesa, kritične dimenzije mogu se kontrolisati unutar raspona kao što su ±0,01 mm do ±0,05 mm, ali stvarna tolerancija se mora utvrditi iz crteža dizajna prekidača i skupa sklopa-naviše.

Ključne dimenzije obično uključuju:

• Kontakt{0}}prečnik glave.
• Kontakt{0}}debljina glave.
• Podrška širina i debljina.
• Prečnik{0}}područja lemljenja.
• Kontakt{0}}ravno lice.
• Koncentričnost između kontaktne glave i oslonca.
• Visina gotove montaže.

Dimenzionu inspekciju treba izvršiti nakon lemljenja jer termičko izobličenje može promijeniti konačnu geometriju.

Defekti lemljenja: šupljine, ne-kvašenje i neusklađenost

Najvažniji defekti lemljenja općenito su povezani s nepotpunim protokom punila, zarobljavanjem plina, kontaminacijom i nekontroliranim zagrijavanjem.

Kontrolisani proces lemljenja stoga treba kombinovati sa inspekcijom dimenzija, a ne tretirati kao izolovanu termičku operaciju.

X-Kontrola za unutrašnje lemljenje

Vizuelna inspekcija ne može pouzdano identificirati unutrašnje šupljine ispod srebrne kontaktne glave. Za komponente jakih{1}}strujnih prekidača, rendgenska ili kompjuterska tomografija mogu pružiti ne-nedestruktivni dokaz unutrašnjeg stanja zglobova.

Specifikacija inspekcije treba da definiše:

• Područje inspekcije.
• Minimalna veličina defekta koji se može otkriti.
• Maksimalni dozvoljeni procenat šupljina ili pojedinačna veličina šupljina.
• Lokacija prijema.
• Frekvencija uzorkovanja.
• Rezolucija opreme.
• Identifikacija parcele.
• Format izvještaja o inspekciji.

Granice prihvatanja moraju biti dogovorene sa nacrtom komponente ili planom kvaliteta. Generička izjava "nula praznina" nije tehnički korisna osim ako nije definiran i prag detekcije.

Ultrazvučna i metalografska verifikacija

Ultrazvučna inspekcija se može uzeti u obzir kada geometrija komponenti i kombinacija materijala obezbeđuju dovoljno akustičkog povezivanja i razdvajanja signala.

Za kvalifikaciju procesa, destruktivna metalografija ostaje korisna jer direktno otkriva:

• Lemljenje{0}}kontinuiteta sloja.
• Distribucija punila.
• Interfejs reakcijske zone.
• Poroznost.
• Pukotine.
• Nepotpuno vlaženje.
• Lokalizirano pregrijavanje.

NDT i metalografija služe u različite svrhe. NDT podržava ispitivanje proizvodnje bez uništavanja komponente; metalografija pruža detaljne dokaze{1}}razvoja procesa iz odabranih uzoraka.

Ispitivanje smicanja i analiza{0}}načina kvara

Ispitivanje na smicanje treba primijeniti kontrolirano opterećenje na kontaktnu glavu sve dok se ne dogodi kvar interfejsa ili roditeljski{0}}materijal.

Izvještaj o ispitivanju treba da sadrži identifikaciju uzorka, seriju materijala, površinu spoja, maksimalnu silu, izračunato naprezanje, konfiguraciju opterećenja i lokaciju loma.

na primjer:

Napon smicanja (MPa)=Maksimalno posmično opterećenje (N) ÷ Efektivna vezana površina (mm²)

Ako se efektivna površina vezivanja ne mjeri dosljedno, podaci o smicajnoj-snazi ​​iz različitih geometrija komponenti ne mogu se direktno porediti.

AgWC/AgC Certifikacija materijala i zapisi o serijama

Za automobilske-visokonaponske-komponente za prebacivanje, sljedivost materijala bi se trebala protezati od ulaznog sirovog materijala do gotovog sklopa.

Kontrolisani zapis može uključivati:

• Kontakt{0}}klasa materijala.
• Sadržaj srebra ili deklarisani sastav.
• Specifikacija volfram karbida ili ugljične faze.
• Kvalitet bakra.
• Kvaliteta -metala za punjenje.
• Dobavljač sirovina.
• Broj serije.
• Datum proizvodnje.
• Identifikacija opreme za lemljenje.
• Temperaturni profil lemljenja.
• Identifikacija operatera ili proizvodne{0}}linije.
• NDT rezultat.
• Rezultat dimenzionalne inspekcije.
• Rezultat mehaničkog ispitivanja.

Sistemi kvaliteta ISO 9001 i IATF 16949 mogu pružiti okvir za kontrolu procesa i sljedivost, dok stvarni kriteriji prihvatljivosti komponenti trebaju ostati-specifični za proizvod.

Usklađenost sa RoHS i REACH materijalom

Usklađenost materijala treba dokumentirati putem kontroliranih deklaracija i, gdje je potrebno, laboratorijskim ispitivanjem.

Za nabavku, paket dobavljača treba razlikovati između:

• Deklaracija o sastavu materijala.
• Dokumentacija o usklađenosti sa RoHS.
• REACH izjava{0}}o statusu supstance.
• Certifikat ulaznog materijala.
• Proizvodna{0}}slijedljivost serije.
• Zapisnik završnog pregleda.

Ovo razdvajanje sprečava da se dokument o usklađenosti pogrešno tretira kao dokaz mehaničkih ili električnih performansi.

Mogućnost procesa: ±0,01 mm do ±0,05 mm Kritične dimenzije

Dimenzionu sposobnost treba procijeniti u odnosu na stvarni inženjerski crtež. Za precizne sklopove kontakata, mjerenje može uključivati ​​mikrometre, optičke sisteme, CMM opremu ili namjenske mjerače.

Kada crtež navodi ±0,01 mm, dobavljač treba da pokaže sposobnost procesa koristeći definisani sistem mjerenja i metodu uzorkovanja umjesto da se oslanja na jedan rezultat inspekcije.

Za veću{0}}proizvodnju, statistička kontrola procesa se može primijeniti na dimenzije kao što su visina kontaktne-glave, debljina nosača, visina lemljene montaže i koncentričnost.

Šta određuje potrebnu čvrstoću spoja lemljenja za srebrni kontakt prekidača?

Potrebna vrijednost ovisi o geometriji kontakta, opterećenju pri montaži, termičkom ciklusu i zahtjevima primjene. Smična čvrstoća treba biti specificirana u MPa zajedno s ispitnom geometrijom, spojenom površinom, smjerom opterećenja i načinom loma.

Kako se provjerava kvalitet unutrašnjeg lemljenja sklopa srebrnih kontakata?

Rendgen ili CT pregled može identificirati unutrašnje šupljine i nepotpuno spajanje bez uništavanja komponente. Odabrani uzorci se zatim mogu podvrgnuti metalografskom presjeku i testiranju smicanja radi kvalifikacije procesa.

Koju sljedivost bi dobavljač trebao osigurati za AgWC ili AgC lemljene kontakte?

Dobavljač treba da poveže kontaktne -materijale i bakre-potporne serije sa zapisima o metalu za punjenje{2}}, parametrima lemljenja, rezultatima NDT-a, inspekcijom dimenzija i konačnom identifikacijom serije. Sistemi ISO 9001 ili IATF 16949 mogu podržati ovu strukturu sljedivosti.

Za trenutne programe{0}}prekidača, pošaljite crtež kontakta, zahtjeve za AgWC/AgC materijalom i kriterije za inspekciju lemljenja za vašeLemljeni srebrni kontaktni sklop, tako da proizvodni tim može pregledati zajednički dizajn, alate, NDT i izvodljivost proizvodnje prije vašeg sljedećeg izdanja za kupovinu.