Паяні срібні контакти в автоматичних вимикачах високої-напруги: з’єднання матеріалів і стійкість до дугового розряду

Паяний срібний контактний блок поєднує в собі контактну головку-на основі срібла та мідну опору через металургійно зв’язаний шар пайки. Для -автоматичних вимикачів високого струму вибір контактного матеріалу, температура паяння, геометрія з’єднання, покриття-площі з’єднання та перевірка після-пайки безпосередньо впливають на контактний опір, температурний підйом, механічне утримання та-дугову ерозію.

Для MCCB та інших сильно{0}}комутаційних структур інженерна ціль — це не просто контактна поверхня-срібла. Повна збірка має підтримувати шлях струму з низьким-опором, водночас протистояти повторюваній енергії дуги, термічним циклам і механічним навантаженням на межі контактів.

AgWC та AgC контактні матеріали для впливу дуги

Під час переривання контактна поверхня піддається локальному нагріванню, приєднанню дуги, переміщенню матеріалу та повторюваному термоциклу. Тому системи AgWC і AgC розглядаються, коли для застосування потрібна більш тверда контактна фаза, ніж чисте срібло.

Фактичну формулу слід вибирати відповідно до номінального струму, напруги,-забезпечення короткого замикання, частоти перемикання та геометрії контакту, а не лише за назвою матеріалу.

Для контактної системи MCCB, контактна головка не може бути оцінена незалежно від мідної опори. Контактний матеріал із хорошою стійкістю до дугового розряду все ще може спричинити передчасну поломку збірки, якщо паяний інтерфейс містить порожнечі, недостатнє зволоження або недостатню площу з’єднання.

Контактний опір і підвищення температури в умовах випробувань IEC 60947

Контактний опір залежить від стану поверхні, контактного тиску, твердості матеріалу, геометрії контакту та конструкції шляху струму. Низьке початкове значення опору є корисним лише тоді, коли воно залишається стабільним після теплового та електричного циклу.

Для контролю виробництва інженерні групи повинні визначити вимірювані критерії прийнятності для:

• Опір контакту в мОм при заданому випробувальному струмі.
• Підвищення температури контакту під номінальним струмом.
• Допуск розмірів контактної -головки в мм.
• Покриття паяних з’єднань і видима порожнеча.
• Міцність до механічного зсуву в МПа.
• Поверхнева твердість або мікро-твердість у HV, де це можливо.

Таким чином, специфікація постачальника повинна визначати метод випробування, місце вимірювання, застосовуваний струм і допустиму межу, а не повідомляти лише загальне твердження, таке як "низький опір".

Паяне з’єднання проти заклепкового з’єднання для контактів із високим-струмом

Пайка та клепка створюють різні механічні та електричні інтерфейси. Заклепковий контакт залежить від механічної деформації та контрольованого контакту між компонентами, тоді як пайка утворює металургійне з’єднання через паяльний наповнювач.

Паяна конструкція може забезпечити безперервну з’єднану ділянку під контактною головкою, але лише тоді, коли з’єднання правильно розроблено. Постачальник повинен контролювати зазор припою, розподіл -металу наповнювача, швидкість нагрівання, пікову температуру та умови охолодження.

Для клепки основні змінні зміщуються в бік діаметра хвостовика заклепки, сили видавлювання, висоти головки, концентричності та залишкового механічного попереднього натягу.

Температура пайки, змочування та зазор між швами

Процес пайки має визначатися фактичною системою-металу, а не загальною температурою печі.

Важливі змінні процесу включають:

• Інтервал плавлення присадочного сплаву і температура ліквідусу.
• Стан мідної-поверхні перед пайкою.
• Контакт-керівник і підтримка.
• Спільний зазор і відстань капілярного потоку.
• Швидкість нагрівання та пікова температура.
• Час витримки при температурі пайки.
• Захисна атмосфера або вакуум.
• Контроль швидкості охолодження та спотворення.

Для кваліфікації виробництва слід використовувати металографічні поперечні-зрізи, щоб підтвердити, що сплав-наповнювач пройшов крізь призначену область з’єднання без надмірних пустот, неповного змочування чи неконтрольованого утворення інтерметалів.

Міцність на зсув більше або дорівнює 150 МПа: тестовий дизайн, а не маркетингові заяви

Значення-міцності до зсуву, як-от більше або дорівнює 150 МПа, слід зазначати, лише якщо воно пов’язане з певною комбінацією матеріалів, геометрією з’єднання та методом випробування. Числовий результат може значно змінюватися залежно від діаметра контактної-головки, товщини пайки, площі перекриття, підготовки зразка та напрямку навантаження.

Для кваліфікації постачальника в протоколі випробувань має бути зазначено:

З’єднання, яке виходить з ладу всередині основного матеріалу, а не вздовж спаяного інтерфейсу, надає іншу інженерну інформацію, ніж несправність інтерфейсу. Таким чином, записи QA повинні документувати місце перелому, а не лише пікове навантаження.

Геометрія мідної опори та електропровідність

Мідна опора забезпечує основний шлях-проведення струму за контактною головкою. Сорт міді, площа поперечного-перерізу, товщина опори та геометрія-зони пайки впливають на падіння напруги та підвищення температури.

Якщо вказано електропровідність, специфікація закупівлі повинна визначати марку міді та основу для випробувань. Таке значення, як Більше або дорівнює 85% IACS, не слід переносити між марками міді без перевірки.

Механічна конструкція також повинна запобігати надмірній концентрації тепла навколо спаяної ділянки. Різкі зміни секцій, тонкі опорні секції та погано контрольовані сліди пайки можуть створювати локальні температурні градієнти під час роботи під -сильним струмом.

Дизайн інтерфейсу AgWC/AgC: контроль розмірів 0,01–0,05 мм

Під час пайки контактна головка та мідна опора повинні залишатися на одній лінії. Залежно від розміру компонента та можливостей процесу, критичні розміри можна контролювати в межах діапазонів, таких як ±0,01 мм до ±0,05 мм, але фактичний допуск повинен бути встановлений на основі креслення конструкції вимикача та монтажного стека-.

Основні розміри зазвичай включають:

• Діаметр контактної-головки.
• Товщина контактної-головки.
• Ширина і товщина опори.
• Діаметр зони-пайки.
• Контакт-плоскість обличчя.
• Концентричність між контактною головкою та опорою.
• Висота готової збірки.

Перевірку розмірів слід виконувати після пайки, оскільки термічні деформації можуть змінити остаточну геометрію.

Дефекти пайки: порожнечі, не-змочування та зміщення

Найважливіші дефекти пайки, як правило, пов'язані з неповним потоком наповнювача, захопленням газу, забрудненням і неконтрольованим нагріванням.

Таким чином, контрольований процес пайки слід поєднувати з перевіркою розмірів, а не розглядати як ізольовану термічну операцію.

Рентгенівська/КТ перевірка внутрішніх дефектів пайки

Візуальний огляд не може надійно визначити внутрішні порожнечі під срібною контактною головкою. Для високо-компонентів вимикача рентген{-або комп’ютерна томографія можуть забезпечити не-деструктивний доказ стану внутрішнього з’єднання.

Специфікація перевірки повинна визначати:

• Зона огляду.
• Мінімальний розмір дефекту, який можна виявити.
• Максимально допустимий відсоток пустоти або індивідуальний розмір пустот.
• Місце приймання.
• Частота вибірки.
• Роздільна здатність обладнання.
• Ідентифікація партії.
• Форма звіту про перевірку.

Межі приймання повинні бути узгоджені з кресленням компонента або планом якості. Загальне твердження «нульової порожнечі» не є технічно корисним, якщо також не визначено поріг виявлення.

Ультразвукова та металографічна перевірка

Ультразвуковий контроль можна розглядати там, де геометрія компонентів і комбінація матеріалів забезпечують достатній акустичний зв’язок і розділення сигналів.

Для кваліфікації процесу деструктивна металографія залишається корисною, оскільки вона безпосередньо виявляє:

• Безперервність-шару пайки.
• Розподіл наповнювача.
• Межфазні зони реакції.
• пористість.
• Тріщини.
• Неповне змочування.
• Локалізований перегрів.

НК і металографія служать різним цілям. NDT підтримує виробничий скринінг без руйнування компонента; металографія надає детальні докази-розробки процесу на основі вибраних зразків.

Випробування на зсув і аналіз-режиму відмови

Випробовування на зсув має застосовувати контрольоване навантаження до контактної головки, доки не станеться руйнування інтерфейсу або основного-матеріалу.

Звіт про випробування повинен містити ідентифікацію зразка, партію матеріалу, площу з’єднання, максимальну силу, розраховане напруження, конфігурацію навантаження та розташування зламу.

Наприклад:

Напруга зсуву (МПа)=Максимальне навантаження на зсув (Н) ÷ Ефективна площа з’єднання (мм²)

Якщо ефективна площа з’єднання не вимірюється послідовно, дані-про міцність на зсув для різних геометрій компонентів неможливо порівняти безпосередньо.

Сертифікація матеріалів AgWC/AgC і записи партій

Для високовольтних комутаційних-компонентів, пов’язаних із -автомобілем{1}}, відстеження матеріалу має поширюватися від вхідної сировини до готової збірки.

Контрольований запис може включати:

• Оцінка-матеріалу контакту.
• Вміст срібла або заявлений склад.
• Специфікація карбіду вольфраму або вуглецевої фази.
• Сорт міді.
• Марка присадного-металу.
• Постачальник-сировини.
• Номер партії.
• Дата виготовлення.
• Ідентифікація паяльного обладнання.
• Температурний профіль пайки.
• Ідентифікація оператора або-виробничої лінії.
• результат НК.
• Результат перевірки розмірів.
• Результат механічного випробування.

Системи якості ISO 9001 і IATF 16949 можуть забезпечити основу для контролю процесів і відстеження, тоді як фактичні критерії прийнятності компонентів мають залишатися -конкретними продуктами.

Відповідність матеріалів RoHS і REACH

Відповідність матеріалу має бути задокументована шляхом контрольованих декларацій і, якщо потрібно, лабораторних випробувань.

Для закупівель пакет постачальника повинен розрізняти:

• Декларація складу матеріалу.
• Документація щодо відповідності RoHS.
• Декларація про{0}}статус речовини REACH.
• Акт вхідного матеріалу.
• Відстеження-серії виробництва.
• Протокол заключної перевірки.

Це розділення запобігає неправильній обробці документа про відповідність як доказу механічних або електричних характеристик.

Можливість процесу: Критичні розміри від ±0,01 мм до ±0,05 мм

Розміри слід оцінювати за фактичним технічним кресленням. Для прецизійних контактних вузлів вимірювання можуть включати мікрометри, оптичні системи, обладнання ШМ або спеціальні вимірювальні прилади.

Якщо на кресленні вказано ±0,01 мм, постачальник повинен продемонструвати здатність процесу, використовуючи визначену систему вимірювання та метод відбору проб, а не покладатися на один результат перевірки.

Для більшого-об’ємного виробництва статистичне керування процесом можна застосувати до таких розмірів, як висота-контактної головки, товщина опори, висота паяної збірки та концентричність.

Що визначає необхідну міцність пайки для срібного контакту автоматичного вимикача?

Необхідне значення залежить від геометрії контакту, навантаження на збірку, температурного циклу та навантаження. Міцність на зсув повинна бути вказана в МПа разом із випробувальною геометрією, з’єднаною площею, напрямком навантаження та типом руйнування.

Як перевіряється внутрішня якість пайки срібного контактного вузла?

Рентгенівський або комп’ютерний огляд може виявити внутрішні порожнечі та неповне з’єднання без руйнування компонента. Потім відібрані зразки можуть пройти металографічний розріз і випробування на зсув для кваліфікації процесу.

Яку відстежуваність повинен забезпечити постачальник для паяних контактів AgWC або AgC?

Постачальник має зв’язати партії контактного-матеріалу та-підтримки міді із записами про-метал наповнювача, параметрами паяння, результатами НК, перевіркою розмірів та остаточною ідентифікацією партії. Системи ISO 9001 або IATF 16949 можуть підтримувати цю структуру відстеження.

Для поточних програм-автоматичних вимикачів надішліть креслення контактів, вимоги до матеріалів AgWC/AgC і критерії перевірки пайки зараз для вашогоПаяний срібний контактний вузол, щоб виробнича група могла переглянути спільну конструкцію, інструменти, НК і техніко-економічне обґрунтування виробництва перед наступною покупкою.