A hegesztőanyagok tervezése és mechanizmusa – kulcsfontosságú láncszem az alacsony feszültségű elektromos hegesztési alkatrészekben{0}}

Az ipari villamosítási és automatizálási technológiák fejlődésével a kisfeszültségű elektromos termékek biztonságával, stabilitásával és hosszú távú megbízhatóságával- szemben támasztott követelmények folyamatosan nőnek. Az olyan alapelemek, mint az érintkezőegységek, termikus szerelvények, mágneses szerelvények és vezetőképes csatlakozási szerkezetek, mind stabil fémcsatlakozási technológiát igényelnek az állandó kötés eléréséhez. Számos csatlakozási eljárás közül a keményforrasztási és hegesztési technológiákat széles körben alkalmazzák az elektromos csatlakozások gyártásában megbízhatóságuk és alkalmazkodóképességük miatt. Például a tompahegesztés és az ellenálláshegesztés fontos technológiai alapokká váltak az elektromos alkatrészek gyártásában.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Az alacsony-feszültségű elektromos kapcsolórendszerekben az olyan problémák, mint az érintkezők kiégése-, az ezüstszínű érintkezők leválása és a megnövekedett érintkezési ellenállás közvetlenül befolyásolják a termék élettartamát és biztonsági teljesítményét. A vonatkozó statisztikák azt mutatják, hogy ha a hegesztési minőség nem megfelelő, az érintkező anyagok kiégési aránya 2-3-szorosára nőhet, ami a termék élettartamának jelentős csökkenéséhez vezet. Ezért azonos terméktervezési feltételek mellett a hegesztés minősége gyakran a berendezés megbízhatóságát meghatározó kulcstényezővé válik. A hegesztési folyamat, a hegesztési anyagok, az alapanyag jellemzői és a berendezések adottságai együttesen határozzák meg a végső minőséget, amelyek között kiemelten fontos a hegesztési anyagok tervezése és kiválasztása. Számos elektromos csatlakozási szerkezet, például a keményforrasztott elektromos érintkezők, stabil keményforrasztó anyagokra támaszkodik a hosszú távú megbízható működés érdekében.

 

A forrasztóanyag hídként működik az alapanyag és a hordozó között egy hegesztőrendszerben, lehetővé téve a különböző anyagok közötti kohászati ​​kötést. Viszonylag alacsony forrasztási hőmérséklete, valamint összetett szerkezetekhez és eltérő anyagú csatlakozásokhoz való alkalmassága miatt a keményforrasztást széles körben alkalmazzák a kisfeszültségű elektromos készülékek gyártásában. Anyag szempontjából a forrasztóanyagok különféle rendszerekre oszthatók, például ezüst-alapú és réz-alapú, fizikai formájukat tekintve pedig szilárd forraszanyagokra, porforraszokra és pasztaforraszokra. Különböző elektromos termékek, például elektromos érintkező szerelvények gyakran szükségessé teszik a megfelelő forrasztórendszerek kiválasztását az üzemi áram, a hőmérsékleti feltételek és a mechanikai szerkezet alapján.

 

A tényleges hegesztés során hibák, például porozitás, repedések és salakzárványok léphetnek fel a varraton belül, ami gyengíti a varrat mechanikai szilárdságát és vezetőképességét. Például a réz hordozót keményforrasztó ezüst érintkezőknél a hegesztési hegesztési folyamat során könnyen oxidáció lép fel a réz felületén. Ha az oxidációs reakciót nem szabályozzák hatékonyan, a réz oxigénnel egyesülve réz(II)-oxidot képez, amely a hegesztési varrat megszilárdulása során alacsony -olvadáspontú- eutektikus szerkezetet képez, amely a rézszemcse határai mentén eloszlik, így csökken a kötés teljes szilárdsága. Hasonló problémák léphetnek fel néhány vetületi hegesztési csatlakozásnál, ami döntő fontosságúvá teszi a forrasztás és a hegesztési környezet szabályozását.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A hegesztési varratok porozitásának fő okai szorosan összefüggenek az anyagok termofizikai tulajdonságaival. Mind az ezüst, mind a réz magas hővezető képességgel rendelkezik. Amikor a hűtési fázisban a hegesztőmedence gyorsan megszilárdul, a medencében lévő gázok oldhatósága gyorsan csökken, és megindul a csapadék. Ha a gázok nem tudnak időben kiszabadulni a megszilárdulás előtt, a varrat belsejében porozitásos szerkezetek képződnek. Ez a fajta probléma különös figyelmet igényel az ezüstforrasztott elektromos érintkezők gyártása során, mivel a hegesztési hibák befolyásolják az áramátviteli kapacitást és a hosszú távú megbízhatóságot.

 

Ezüst érintkezők réz hordozóra történő hegesztésekor forró repedések is előfordulhatnak a fúziós zónában. A fő okok között szerepel a réz nagy lineáris tágulási együtthatója, a megszilárdulás során kialakuló Cu+Cu₂O eutektikus szerkezet, valamint az alapanyagban lévő szennyeződések szegregációja a szemcsehatárokon. Ezen tényezők együttes hatása a hegesztési területen feszültségkoncentrációhoz vezethet, ami repedésképződést eredményez. Néhány hegesztett elektromos érintkező alkatrésznél ezek a repedések közvetlenül befolyásolhatják az elektromos berendezés működési stabilitását.

 

A különféle forrasztási rendszerek közül a foszfor{0}}tartalmú réz-alapú forrasztóanyagokat széles körben használják réz és rézötvözetek összekapcsolására. A foszfor-tartalmú forraszanyagok jó folyékonysággal és Ezért az anyagtervezés során egyensúlyt kell találni a folyékonyság és az ízületi szívósság között. A keményforrasztott ezüst érintkezőkhöz használt sok forrasztórendszer összetétel-optimalizálást igényel a varrat általános megbízhatóságának javítása érdekében.

 

A foszfor két fő szerepet játszik a forrasztási rendszerekben. Először is, a Cu-P fázisdiagram szerint, amikor a foszfortartalom elér egy bizonyos arányt, a réz és a foszfor alacsony-olvadáspontú-eutektikus szerkezetet alkothat, ami jelentősen csökkenti a forraszanyag olvadáspontját és javítja a hegesztési folyékonyságot. A Cu3P azonban egy tipikus rideg fázis, és tartalma a foszfortartalom növekedésével növekszik. Ezért a foszfortartalom szigorú ellenőrzése szükséges a hegesztési kötés túlzott ridegségének elkerülése érdekében. A réz-ezüstre hegesztett érintkezők bizonyos alkalmazásaiban ez az összetétel-szabályozás különösen kritikus.

 

Másodszor, a foszfor a hegesztési folyamat során bizonyos fokú ön-forrasztást is mutat. Magas -hőmérsékletű körülmények között a réz-oxidok reakcióba léphetnek a foszforral, és oxidokat képezhetnek, ezáltal gátolják a rézfelület további oxidációját. Ez a reakció egy védőfolyékony oxidréteget képezhet, amely aktívan tartja az alapanyag felületét, és elősegíti a forrasztás nedvesítését és diffúzióját. Ez a jellemző teszi a foszfor{5}}tartalmú forraszanyagokat rendkívül értékessé a rézanyagok összekapcsolásához, és széles körben használják olyan szerkezetekben, mint például az ezüstvégű elektromos érintkezők.

 

Fontos azonban megjegyezni, hogy a foszfor-tartalmú forraszanyagok gyenge korrózióállóságúak kéntartalmú-környezetben, rossz a nedvesíthetőségük vas-alapú anyagokkal, és rideg vegyületeket képezhetnek. Ezért acél vagy vastartalmú ötvözetek hegesztésekor az adott körülmények alapján alternatív forrasztórendszereket kell kiválasztani. A nagy megbízhatóságot igénylő egyedi elektromos érintkező alkatrészek esetében a forrasztási kompatibilitás értékelése különösen fontos.

 

A forrasztási összetétel optimalizálását illetően kis mennyiségű ötvözőelem hozzáadása jelentősen javíthatja a hegesztett kötés mikroszerkezetét. Például bizonyos ötvözőelemek csökkenthetik egy ötvözet olvadáspontját, növelhetik az eutektikus szerkezet arányát, és megváltoztathatják a Cu₃P fázis morfológiáját, tömbös vagy dendrites szerkezetből finom részecskéket alakítva, ezáltal javítva a kötés szívósságát és plaszticitását. Ezt az anyagtervezési megközelítést széles körben alkalmazták a kapcsolóberendezések nagy-megbízhatóságú AgCu érintkezőiben.

 

A hegesztési felület szerkezete szempontjából egy tipikus keményforrasztott kötés általában három részből áll: egy határfelületi rétegből, egy diffúziós rétegből és egy maradék rétegből. A határfelület elsősorban az ötvözőelemek és az alapanyag között kialakított kohászati ​​kötőrétegből áll; a diffúziós réteg főleg réz-alapú szilárd oldatból áll, amely foszfort és ötvözőelemeket tartalmaz; és a maradék réteg tartalmazhat nem diffundált Cu3P eutektikus szerkezetet. A hegesztési szilárdság javítása érdekében csökkenteni kell a maradék réteg vastagságát és optimalizálni kell az eutektikus szerkezetet az anyagtervezés révén. Ez a mikroszerkezet-szabályozás kulcsfontosságú számos összetett, aranyozott vagy ezüst{4}}érintkezőegységhez.

 

A forrasztási összetétel kialakítása mellett a nagyon aktív fluxus is fontos tényező a hegesztési varrat minőségének biztosításában. A megfelelő folyasztószer eltávolítja az oxidokat az alapanyag felületéről, javítja a forrasztás nedvesíthetőségét és megakadályozza a fémhordozó korrózióját. A jól megtervezett folyasztószer-rendszer sima, sűrű és teljes varratszerkezetet biztosít, tovább növelve a hegesztési varrat megbízhatóságát. Ez a fajta folyamat általában megtalálható az automatizált hegesztési eljárásokban, mint például a kemencés keményforrasztás vagy az ellenállásos keményforrasztás.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A kisfeszültségű{0}}elektromos technológia folyamatos fejlődésével folyamatosan új anyagokat és szerkezeteket vezetnek be az elektromos berendezések tervezésébe, ami magasabb követelményeket támaszt a hegesztés megbízhatóságával szemben. A forrasztási tervezéstől a hegesztési folyamat vezérléséig és az interfész mikrostruktúra optimalizálásáig az anyagtudomány és a gyártástechnológia szinergikus fejlődése folyamatosan hajtja az elektromos csatlakozási technológia fejlődését.

 

A gyakorlati ipari alkalmazásokban a stabil és megbízható hegesztési technológia nemcsak az elektromos termékek élettartamát hosszabbítja meg, hanem jelentősen csökkenti a berendezések karbantartási költségeit is. Az ezüstforrasztott érintkezőszerelvény-gyári/OEM-termékek tömeggyártású-termékei esetében a hegesztőanyag-tervezés és a folyamatoptimalizálás a termékminőség biztosításának döntő alapjává vált.

 

 

A modern elektromos berendezésekben a nagy megbízhatóságú hegesztett szerkezetek az érintkezőalkatrész-gyártás létfontosságú alapjává váltak. Az ezüstérintkezős forrasztástól a réz-alapú vezetőszerkezetes csatlakozásokig, különféle típusú ezüst-forrasztott elektromos érintkezőkig ésRéz ezüst hegesztett érintkezőkszéles körben használják relékben, megszakítókban, mágneskapcsolókban és kapcsolóberendezésekben. Kiforrott folyamatok révén, mint például tompahegesztés, ellenálláshegesztés, vetületi hegesztés és kemencés keményforrasztás, stabil és megbízható forrasztott elektromos érintkezők és összetett egyedi elektromos érintkező-alkatrészek állíthatók elő.

 

A teljesítménykapcsolók és ipari elektromos berendezések igényeihez a szakosodott gyártók általában teljes termékmegoldásokat kínálnak, beleértve az elektromos érintkezőket, az ezüst végű elektromos érintkezőket és a kapcsolóberendezésekhez való AgCu érintkezőket. Ezek a nagy teljesítményű elektromos érintkezőelemek biztosítják a vezetőképességet, miközben megfelelnek a nagy megbízhatóság és a hosszú élettartam követelményeinek.