Σχεδιασμός και μηχανισμός υλικών συγκόλλησης—Βασικός σύνδεσμος σε εξαρτήματα ηλεκτροσυγκόλλησης χαμηλής-Τάσης

Με την ανάπτυξη των τεχνολογιών βιομηχανικής ηλεκτροκίνησης και αυτοματισμού, οι απαιτήσεις για ασφάλεια, σταθερότητα και{0}}μακροπρόθεσμη αξιοπιστία των ηλεκτρικών προϊόντων χαμηλής-τάσης αυξάνονται συνεχώς. Τα βασικά εξαρτήματα όπως συγκροτήματα επαφής, θερμικά συγκροτήματα, μαγνητικά συγκροτήματα και αγώγιμες δομές σύνδεσης απαιτούν όλα σταθερές τεχνολογίες μεταλλικής σύνδεσης για την επίτευξη μόνιμης συγκόλλησης. Μεταξύ των πολυάριθμων διαδικασιών σύνδεσης, οι τεχνολογίες συγκόλλησης και συγκόλλησης χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή ηλεκτρικών συνδέσεων λόγω της αξιοπιστίας και της προσαρμοστικότητάς τους. Για παράδειγμα, η συγκόλληση άκρου και η συγκόλληση με αντίσταση έχουν γίνει σημαντικά τεχνολογικά θεμέλια στην κατασκευή ηλεκτρικών εξαρτημάτων.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Σε συστήματα ηλεκτρικών διακοπτών χαμηλής{{0}τάσης, προβλήματα όπως η καύση-επαφών, η αποκόλληση της ασημί επαφής και η αυξημένη αντίσταση επαφής επηρεάζουν άμεσα τη διάρκεια ζωής και την απόδοση ασφάλειας του προϊόντος. Τα σχετικά στατιστικά στοιχεία δείχνουν ότι όταν η ποιότητα της συγκόλλησης είναι ανεπαρκής, ο ρυθμός καύσης-των υλικών επαφής μπορεί να αυξηθεί κατά 2 έως 3 φορές, οδηγώντας σε σημαντική μείωση της διάρκειας ζωής του προϊόντος. Επομένως, κάτω από τις ίδιες συνθήκες σχεδιασμού του προϊόντος, η ποιότητα συγκόλλησης συχνά γίνεται βασικός παράγοντας που καθορίζει την αξιοπιστία του εξοπλισμού. Η διαδικασία συγκόλλησης, τα υλικά συγκόλλησης, τα χαρακτηριστικά του βασικού υλικού και οι δυνατότητες του εξοπλισμού καθορίζουν από κοινού την τελική ποιότητα, μεταξύ των οποίων ο σχεδιασμός και η επιλογή των υλικών συγκόλλησης είναι ιδιαίτερα σημαντικές. Πολλές δομές ηλεκτρικής σύνδεσης, όπως οι ηλεκτρικές επαφές με σκληρό συγκόλληση, βασίζονται σε σταθερά υλικά συγκόλλησης για-μακροπρόθεσμη αξιόπιστη λειτουργία.

 

Η συγκόλληση λειτουργεί ως γέφυρα μεταξύ του υλικού βάσης και του υποστρώματος σε ένα σύστημα συγκόλλησης, επιτρέποντας τη μεταλλουργική συγκόλληση μεταξύ διαφορετικών υλικών. Λόγω της σχετικά χαμηλής θερμοκρασίας συγκόλλησης και της καταλληλότητάς της για σύνθετες κατασκευές και συνδέσεις ανόμοιων υλικών, η συγκόλληση χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή ηλεκτρικών συσκευών χαμηλής{1} τάσης. Από υλική άποψη, οι κολλήσεις μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορα συστήματα, όπως-με βάση το ασήμι και το χαλκό-, και από άποψη φυσικής μορφής, μπορούν να χωριστούν σε συμπαγείς κολλήσεις, κολλήσεις πούδρας και κολλήσεις πάστας. Διαφορετικά ηλεκτρικά προϊόντα, όπως συγκροτήματα ηλεκτρικών επαφών, απαιτούν συχνά την επιλογή των κατάλληλων συστημάτων συγκόλλησης με βάση το ρεύμα λειτουργίας, τις συνθήκες θερμοκρασίας και τη μηχανική δομή τους.

 

Κατά τη διάρκεια της πραγματικής συγκόλλησης, ελαττώματα όπως πορώδες, ρωγμές και εγκλείσματα σκωρίας μπορεί να εμφανιστούν εντός της συγκόλλησης, εξασθενώντας τη μηχανική αντοχή και την αγωγιμότητα της ένωσης συγκόλλησης. Για παράδειγμα, στην περίπτωση επαφών αργύρου που συγκολλούν ένα χάλκινο υπόστρωμα, η οξείδωση εμφανίζεται εύκολα στην επιφάνεια του χαλκού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης με συγκόλληση. Εάν η αντίδραση οξείδωσης δεν ελέγχεται αποτελεσματικά, ο χαλκός συνδυάζεται με το οξυγόνο για να σχηματίσει οξείδιο του χαλκού, το οποίο, κατά τη στερεοποίηση της συγκόλλησης, σχηματίζει μια ευτηκτική δομή χαμηλού-σημείου τήξης- που κατανέμεται κατά μήκος των ορίων των κόκκων χαλκού, μειώνοντας έτσι τη συνολική αντοχή της άρθρωσης. Παρόμοια προβλήματα μπορεί να προκύψουν σε ορισμένες συνδέσεις συγκόλλησης προεξοχής, καθιστώντας τον έλεγχο της συγκόλλησης και του περιβάλλοντος συγκόλλησης ζωτικής σημασίας.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Οι κύριες αιτίες του πορώδους της συγκόλλησης σχετίζονται στενά με τις θερμοφυσικές ιδιότητες των υλικών. Τόσο το ασήμι όσο και ο χαλκός έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Όταν η δεξαμενή συγκόλλησης στερεοποιείται γρήγορα κατά τη φάση ψύξης, η διαλυτότητα των αερίων στη δεξαμενή μειώνεται γρήγορα και αρχίζει η καθίζηση. Εάν τα αέρια δεν μπορούν να διαφύγουν εγκαίρως πριν από τη στερεοποίηση, θα σχηματιστούν δομές πορώδους μέσα στη συγκόλληση. Αυτός ο τύπος προβλήματος απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή κατά την κατασκευή επαφών Silver Brazed Electrical Contacts, καθώς τα ελαττώματα συγκόλλησης επηρεάζουν την τρέχουσα ικανότητα μετάδοσης και τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία.

 

Κατά τη συγκόλληση επαφών αργύρου σε χάλκινο υπόστρωμα, μπορεί επίσης να εμφανιστούν θερμές ρωγμές στη ζώνη σύντηξης. Οι κύριες αιτίες περιλαμβάνουν τον μεγάλο συντελεστή γραμμικής διαστολής του χαλκού, την ευτηκτική δομή Cu+Cu2O που σχηματίζεται κατά τη στερεοποίηση και τον διαχωρισμό των ακαθαρσιών στο βασικό υλικό στα όρια των κόκκων. Η συνδυασμένη επίδραση αυτών των παραγόντων μπορεί να οδηγήσει σε συγκέντρωση τάσεων στην περιοχή συγκόλλησης, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ρωγμών. Για ορισμένα συγκολλημένα μέρη ηλεκτρικής επαφής, αυτές οι ρωγμές μπορούν να επηρεάσουν άμεσα τη λειτουργική σταθερότητα του ηλεκτρικού εξοπλισμού.

 

Μεταξύ των διαφόρων συστημάτων συγκόλλησης, οι συγκολλήσεις με βάση τον χαλκό-που περιέχουν{0}φώσφορο-χρησιμοποιούνται ευρέως για τη σύνδεση χαλκού και κραμάτων χαλκού. Οι συγκολλήσεις που περιέχουν{3}}φώσφορο έχουν καλή ρευστότητα και ιδιότητες αυτο{4}}συγκόλλησης, αλλά παρουσιάζουν και κάποια ευθραυστότητα. Επομένως, πρέπει να επιτευχθεί μια ισορροπία μεταξύ της ρευστότητας και της σκληρότητας της άρθρωσης κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του υλικού. Πολλά συστήματα συγκόλλησης που χρησιμοποιούνται για συγκροτήματα επαφής με συγκολλημένο ασήμι απαιτούν βελτιστοποίηση σύνθεσης για τη βελτίωση της συνολικής αξιοπιστίας της συγκόλλησης.

 

Ο φώσφορος παίζει δύο κύριους ρόλους στα συστήματα συγκόλλησης. Πρώτον, σύμφωνα με το διάγραμμα φάσης Cu-P, όταν η περιεκτικότητα σε φώσφορο φτάσει σε ένα συγκεκριμένο ποσοστό, ο χαλκός και ο φώσφορος μπορούν να σχηματίσουν μια ευτηκτική δομή χαμηλού-σημείου τήξης-, μειώνοντας σημαντικά τη θερμοκρασία τήξης της συγκόλλησης και βελτιώνοντας τη ρευστότητα της συγκόλλησης. Ωστόσο, το Cu3P είναι μια τυπική εύθραυστη φάση και η περιεκτικότητά του αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε φώσφορο. Επομένως, είναι απαραίτητος ο αυστηρός έλεγχος της περιεκτικότητας σε φώσφορο για να αποφευχθεί η υπερβολική ευθραυστότητα στην ένωση συγκόλλησης. Σε ορισμένες εφαρμογές συγκολλημένων επαφών με χαλκό ασήμι, αυτός ο έλεγχος σύνθεσης είναι ιδιαίτερα κρίσιμος.

 

Δεύτερον, ο φώσφορος παρουσιάζει επίσης έναν ορισμένο βαθμό αυτο-συγκόλλησης κατά τη διαδικασία συγκόλλησης. Υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, τα οξείδια του χαλκού μπορούν να αντιδράσουν με το φώσφορο για να σχηματίσουν οξείδια, αναστέλλοντας έτσι την περαιτέρω οξείδωση της επιφάνειας του χαλκού. Αυτή η αντίδραση μπορεί να σχηματίσει ένα προστατευτικό στρώμα υγρού οξειδίου, διατηρώντας ενεργή την επιφάνεια του υλικού βάσης και διευκολύνοντας τη διαβροχή και τη διάχυση της συγκόλλησης. Αυτό το χαρακτηριστικό κάνει τα κολλήματα που περιέχουν φώσφορο{5}}πολύ πολύτιμο για την ένωση χάλκινων υλικών και χρησιμοποιούνται ευρέως σε δομές όπως ηλεκτρικές επαφές με ασημί άκρο.

 

Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι συγκολλήσεις που περιέχουν-φώσφορο έχουν ασθενή αντίσταση στη διάβρωση σε περιβάλλοντα που περιέχουν-θείο, κακή διαβρεξιμότητα με υλικά με βάση-σίδηρο και μπορεί να σχηματίσουν εύθραυστες ενώσεις. Επομένως, κατά τη συγκόλληση χάλυβα ή κραμάτων που περιέχουν σίδηρο-, πρέπει να επιλέγονται εναλλακτικά συστήματα συγκόλλησης με βάση τις συγκεκριμένες περιστάσεις. Για προσαρμοσμένα εξαρτήματα ηλεκτρικής επαφής που απαιτούν υψηλή αξιοπιστία, η αξιολόγηση συμβατότητας συγκόλλησης είναι ιδιαίτερα σημαντική.

 

Όσον αφορά τη βελτιστοποίηση της σύνθεσης συγκόλλησης, η προσθήκη μικρών ποσοτήτων στοιχείων κράματος μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μικροδομή του συγκολλημένου αρμού. Για παράδειγμα, ορισμένα στοιχεία κράματος μπορούν να μειώσουν το σημείο τήξης ενός κράματος, να αυξήσουν την αναλογία της ευτηκτικής δομής και να αλλάξουν τη μορφολογία της φάσης Cu3P, μετατρέποντάς την από μπλοκ ή δενδριτική δομή σε λεπτά σωματίδια, βελτιώνοντας έτσι τη σκληρότητα και την πλαστικότητα της άρθρωσης. Αυτή η προσέγγιση σχεδιασμού υλικού έχει εφαρμοστεί ευρέως σε συγκροτήματα επαφής AgCu υψηλής αξιοπιστίας για συσκευές διανομής.

 

Από την άποψη της δομής της διεπαφής συγκόλλησης, ένας τυπικός συγκολλημένος σύνδεσμος συνήθως αποτελείται από τρία μέρη: ένα στρώμα διεπαφής, ένα στρώμα διάχυσης και ένα υπολειμματικό στρώμα. Το στρώμα διεπαφής αποτελείται κυρίως από ένα στρώμα μεταλλουργικού δεσμού που σχηματίζεται μεταξύ των στοιχείων κράματος και του υλικού βάσης. το στρώμα διάχυσης αποτελείται κυρίως από ένα στερεό διάλυμα-με βάση τον χαλκό που περιέχει φώσφορο και στοιχεία κράματος. και το υπολειμματικό στρώμα μπορεί να περιέχει μη διάχυτη ευτηκτική δομή Cu3P. Για να βελτιωθεί η αντοχή της συγκόλλησης, είναι απαραίτητο να μειωθεί το πάχος του υπολειπόμενου στρώματος και να βελτιστοποιηθεί η ευτηκτική δομή μέσω του σχεδιασμού του υλικού. Αυτός ο έλεγχος μικροδομής είναι ζωτικής σημασίας για πολλά περίπλοκα συγκροτήματα ηλεκτρικής επαφής-επιχρυσωμένα ή ασημένια.

 

Εκτός από το σχεδιασμό σύνθεσης συγκόλλησης, η πολύ ενεργή ροή είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας για τη διασφάλιση της ποιότητας συγκόλλησης. Η κατάλληλη ροή μπορεί να αφαιρέσει τα οξείδια από την επιφάνεια του υλικού βάσης, να βελτιώσει τη διαβρεξιμότητα της συγκόλλησης και να αποτρέψει τη διάβρωση του μεταλλικού υποστρώματος. Ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα ροής-προωθεί μια λεία, πυκνή και πλήρη δομή συγκόλλησης, ενισχύοντας περαιτέρω την αξιοπιστία της συγκόλλησης. Αυτός ο τύπος διεργασίας απαντάται συνήθως σε αυτοματοποιημένες διαδικασίες συγκόλλησης, όπως η συγκόλληση σε φούρνο ή η συγκόλληση με αντίσταση.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Με τη συνεχή ανάπτυξη της ηλεκτρικής τεχνολογίας χαμηλής{0}τάσης, νέα υλικά και κατασκευές εισάγονται συνεχώς στο σχεδιασμό του ηλεκτρικού εξοπλισμού, θέτοντας υψηλότερες απαιτήσεις στην αξιοπιστία της συγκόλλησης. Από το σχεδιασμό συγκόλλησης έως τον έλεγχο της διαδικασίας συγκόλλησης και τη βελτιστοποίηση της μικροδομής διεπαφής, η συνεργιστική ανάπτυξη της επιστήμης των υλικών και της τεχνολογίας κατασκευής οδηγεί συνεχώς την πρόοδο της τεχνολογίας ηλεκτρικών συνδέσεων.

 

Σε πρακτικές βιομηχανικές εφαρμογές, η σταθερή και αξιόπιστη τεχνολογία συγκόλλησης όχι μόνο παρατείνει τη διάρκεια ζωής των ηλεκτρικών προϊόντων αλλά και μειώνει σημαντικά το κόστος συντήρησης του εξοπλισμού. Για προϊόντα μαζικής παραγωγής-Silver Brazed Contact Assembly Factory/OEM, ο σχεδιασμός του υλικού συγκόλλησης και η βελτιστοποίηση της διαδικασίας έχουν γίνει κρίσιμα θεμέλια για τη διασφάλιση της ποιότητας του προϊόντος.

 

 

Στον σύγχρονο ηλεκτρικό εξοπλισμό, οι πολύ αξιόπιστες συγκολλημένες κατασκευές έχουν γίνει μια ζωτική βάση για την κατασκευή εξαρτημάτων επαφής. Από συγκόλληση με ασημένια επαφή έως χαλκό-συνδέσεις αγώγιμων δομών, διάφορους τύπους ασημένιων-ηλεκτρικών επαφών με χαλκόΣυγκολλημένες Επαφές Ασημί χαλκούχρησιμοποιούνται ευρέως σε ρελέ, διακόπτες κυκλώματος, επαφές και συσκευές διανομής. Μέσω ώριμων διεργασιών όπως η συγκόλληση άκρου, η συγκόλληση με αντίσταση, η συγκόλληση με προεξοχή και η συγκόλληση κλιβάνου, μπορούν να κατασκευαστούν σταθερές και αξιόπιστες ηλεκτρικές επαφές Brazed και πολύπλοκα εξαρτήματα προσαρμοσμένης ηλεκτρικής επαφής.

 

Για τις ανάγκες των διακοπτών τροφοδοσίας και του βιομηχανικού ηλεκτρικού εξοπλισμού, οι εξειδικευμένοι κατασκευαστές προσφέρουν συνήθως ολοκληρωμένες λύσεις προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων των Ηλεκτρικών Συγκροτημάτων Επαφής, των Ηλεκτρικών Επαφών με Ασημένια Μύτη και των Διατάξεων Επαφής AgCu για διακόπτες. Αυτά τα εξαρτήματα ηλεκτρικής επαφής υψηλής απόδοσης- εξασφαλίζουν αγωγιμότητα ενώ πληρούν τις απαιτήσεις εφαρμογής για υψηλή αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής.