Конструкція та механізм зварювальних матеріалів — ключова ланка в -компонентах електрозварювання низької напруги

З розвитком технологій промислової електрифікації та автоматизації постійно зростають вимоги до безпеки, стабільності та довгострокової-надійності низько-електричної продукції. Основні компоненти, такі як контактні вузли, термічні вузли, магнітні вузли та провідні з’єднувальні структури, потребують стабільних технологій металевого з’єднання для досягнення постійного з’єднання. Серед численних процесів з’єднання технології пайки та зварювання широко використовуються у виробництві електричних з’єднань завдяки їх надійності та адаптивності. Наприклад, зварювання встик і контактне зварювання стали важливою технологічною основою у виробництві електричних компонентів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У -системах електричних перемикачів низької напруги такі проблеми, як перегорання-контакту, від’єднання срібного контакту та підвищений опір контакту безпосередньо впливають на термін служби та безпечність продукту. Відповідні статистичні дані показують, що при недостатній якості зварювання швидкість вигоряння контактних матеріалів може зрости в 2-3 рази, що призводить до значного скорочення терміну служби виробу. Тому за однакових умов проектування продукту якість зварювання часто стає ключовим фактором, що визначає надійність обладнання. Процес зварювання, зварювальні матеріали, характеристики основного матеріалу та можливості обладнання спільно визначають кінцеву якість, серед яких особливо важлива конструкція та вибір зварювальних матеріалів. Багато структур електричних з’єднань, як-от паяні електричні контакти, покладаються на стабільні паяні матеріали для тривалої-надійної роботи.

 

Припій діє як місток між основним матеріалом і підкладкою в системі зварювання, уможливлюючи металургійне з’єднання між різними матеріалами. Завдяки відносно низькій температурі пайки та придатності для складних конструкцій і з’єднань різнорідних матеріалів, пайка широко використовується у виробництві електроприладів низької-напруги. З точки зору матеріалу, припої можна класифікувати на різні системи, наприклад на основі срібла-і міді-, а з точки зору фізичної форми їх можна розділити на тверді припої, порошкові припої та пасти. Різні електричні вироби, такі як електричні контактні вузли, часто вимагають вибору відповідних систем пайки на основі їх робочого струму, температурних умов і механічної структури.

 

Під час фактичного зварювання всередині зварного шва можуть виникнути такі дефекти, як пористість, тріщини та шлакові включення, що послаблює механічну міцність і електропровідність зварного з’єднання. Наприклад, у випадку срібних контактів, які паяють мідну підкладку, окислення легко відбувається на поверхні міді під час процесу нагрівання зварювання. Якщо реакцію окислення не контролювати ефективно, мідь поєднується з киснем, утворюючи оксид міді, який під час затвердіння зварного шва утворює евтектичну структуру з низькою-температурою плавлення-, розподілену вздовж меж зерен міді, таким чином знижуючи загальну міцність з’єднання. Подібні проблеми можуть виникати в деяких виступаючих зварювальних з’єднаннях, що робить контроль припою та середовища зварювання вирішальним.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основні причини пористості швів тісно пов'язані з теплофізичними властивостями матеріалів. І срібло, і мідь мають високу теплопровідність. Коли зварювальна ванна швидко твердне під час фази охолодження, розчинність газів у ванні швидко зменшується і починається осадження. Якщо гази не можуть вийти вчасно до затвердіння, всередині зварного шва утворяться пористість. Цей тип проблеми потребує особливої ​​уваги під час виготовлення срібних паяних електричних контактів, оскільки дефекти зварювання впливають на пропускну здатність передачі струму та -тривалу надійність.

 

При зварюванні срібних контактів з мідною підкладкою гарячі тріщини також можуть виникнути в зоні наплавлення. Основні причини включають великий коефіцієнт лінійного розширення міді, евтектичну структуру Cu+Cu₂O, що утворюється під час затвердіння, і сегрегацію домішок в основному матеріалі на границях зерен. Сукупна дія цих факторів може призвести до концентрації напруги в зоні зварювання, що призведе до утворення тріщин. У деяких зварних електричних контактних частин ці тріщини можуть безпосередньо впливати на стабільність роботи електричного обладнання.

 

Серед різноманітних систем припою для з’єднання міді та мідних сплавів широко використовуються-фосфоровмісні припої-на основі міді. Фосфоровмісні-припої мають хорошу текучість і властивості само-паювання, але також виявляють певну крихкість. Тому під час проектування матеріалу необхідно знайти баланс між плинністю та міцністю з’єднання. Багато систем припою, які використовуються для паяних срібних контактних вузлів, потребують оптимізації складу для підвищення загальної надійності зварювання.

 

Фосфор відіграє дві основні ролі в системах припою. По-перше, відповідно до фазової діаграми Cu-P, коли вміст фосфору досягає певної частки, мідь і фосфор можуть утворювати евтектичну структуру з низькою{2}}температурою плавлення-, що значно знижує температуру плавлення припою та покращує текучість зварного шва. Однак Cu₃P є типовою крихкою фазою, і її вміст зростає зі збільшенням вмісту фосфору. Тому необхідний строгий контроль вмісту фосфору, щоб уникнути надмірної крихкості зварного з’єднання. У деяких сферах застосування мідно-срібних зварних контактів цей контроль складу є особливо критичним.

 

По-друге, фосфор також демонструє певний ступінь само{0}}пайки під час процесу зварювання. За високих -температур оксиди міді можуть реагувати з фосфором, утворюючи оксиди, тим самим перешкоджаючи подальшому окисленню поверхні міді. Ця реакція може утворювати захисний шар рідкого оксиду, зберігаючи поверхню основного матеріалу активною та сприяючи змочуванню та дифузії припою. Ця характеристика робить фосфор-вмісні припої дуже цінними для з’єднання мідних матеріалів і широко використовуються в таких структурах, як електричні контакти зі срібним наконечником.

 

Однак важливо зазначити, що припої,-які містять фосфор, мають слабку корозійну стійкість у середовищах,-які містять сірку, погано змочуються матеріалами на основі-заліза та можуть утворювати крихкі сполуки. Таким чином, під час зварювання сталі або залізо-сплавів, альтернативні системи припою повинні бути обрані на основі конкретних обставин. Для спеціальних електричних контактних компонентів, які вимагають високої надійності, оцінка сумісності припою особливо важлива.

 

Що стосується оптимізації складу припою, то додавання невеликих кількостей легуючих елементів дозволяє істотно поліпшити мікроструктуру зварного з'єднання. Наприклад, певні легуючі елементи можуть знижувати температуру плавлення сплаву, збільшувати частку евтектичної структури та змінювати морфологію фази Cu₃P, перетворюючи її з блокової або дендритної структури на дрібні частинки, тим самим покращуючи в’язкість і пластичність з’єднання. Цей підхід до розробки матеріалів широко застосовувався до високо-надійних контактних вузлів AgCu для розподільних пристроїв.

 

З точки зору структури межі зварювання, типове паяне з’єднання зазвичай складається з трьох частин: міжфазного шару, дифузійного шару та залишкового шару. Інтерфейсний шар в основному складається з шару металургійного зв’язку, утвореного між легуючими елементами та основним матеріалом; дифузійний шар в основному складається з твердого розчину на основі-міді, що містить фосфор і легуючі елементи; а залишковий шар може містити недифундовану евтектичну структуру Cu3P. Щоб підвищити міцність зварного шва, необхідно зменшити товщину залишкового шару та оптимізувати евтектичну структуру за допомогою дизайну матеріалу. Цей контроль мікроструктури має вирішальне значення для багатьох складних електричних контактів із позолоченими або посрібленими контактами.

 

На додаток до конструкції складу припою, високоактивний флюс також є важливим фактором у забезпеченні якості зварювання. Відповідний флюс може видалити оксиди з поверхні основного матеріалу, покращити змочуваність припою та запобігти корозії металевої основи. Добре-продумана система флюсу забезпечує гладку, щільну та повну структуру зварного шва, ще більше підвищуючи надійність зварного шва. Цей тип процесу зазвичай зустрічається в автоматизованих процесах зварювання, таких як пайка в печі або пайка твердим припоєм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З безперервним розвитком електротехніки низької-напруги нові матеріали та структури постійно впроваджуються в конструкції електрообладнання, висуваючи підвищені вимоги до надійності зварювання. Синергічний розвиток матеріалознавства та виробничих технологій постійно сприяє вдосконаленню технології електричних з’єднань, починаючи від конструкції припою та закінчуючи керуванням процесом зварювання та оптимізацією мікроструктури інтерфейсу.

 

У практичному промисловому застосуванні стабільна та надійна технологія зварювання не тільки продовжує термін служби електротехнічних виробів, але й значно знижує витрати на обслуговування обладнання. Для масово-виробленої продукції Silver Brazed Contact Assembly Factory/OEM дизайн зварювальних матеріалів і оптимізація процесу стали вирішальною основою для забезпечення якості продукції.

 

 

У сучасному електротехнічному обладнанні високонадійні зварні конструкції стали важливою основою для виготовлення контактних компонентів. Від пайки срібних контактів до провідних структурних з’єднань на основі-міді, різних типів-паяних сріблом електричних контактів іМідні срібні зварні контактишироко використовуються в реле, автоматичних вимикачах, контакторах і розподільних пристроях. Завдяки розвиненим процесам, таким як стикове зварювання, контактне зварювання, виступальне зварювання та пайка в печі, можна виготовити стабільні та надійні паяні електричні контакти та складні індивідуальні електричні контактні компоненти.

 

Для потреб силових вимикачів і промислового електрообладнання спеціалізовані виробники зазвичай пропонують комплексні рішення для продуктів, включаючи вузли електричних контактів, електричні контакти зі срібним наконечником і контактні вузли AgCu для розподільних пристроїв. Ці високо-компоненти електричних контактів забезпечують провідність, відповідаючи вимогам щодо високої надійності та тривалого терміну служби.