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開(kāi)關(guān)裝置與焊接機(jī)非自耗電極之接觸組件材料

在電路開(kāi)路和閉路的時(shí)候，因?yàn)榇蠊β孰娏鞯那袚Q，開(kāi)關(guān)裝置接觸組件的工作表面會(huì)因?yàn)榇诉^(guò)程中出現(xiàn)的高功率電弧作用而受到損壞。為了避免接觸點(diǎn)的快速損壞，造成開(kāi)關(guān)失效，接觸組件的材料必須要具備很好的耐電弧性、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱與導(dǎo)電性。以銅、銀、難熔金屬為主要成分的假合金以銅、銀和難熔金屬為主要成分的假合金復(fù)合材料能夠符合上述的要求。這種材料的制品是以粉末冶金的方法制成的。此材料的不均勻顯微結(jié)構(gòu)（請(qǐng)見(jiàn)圖一）通常含有兩個(gè)主要的結(jié)構(gòu)組成：難熔成分（淺色的結(jié)構(gòu)組成）與易熔成分（深色的結(jié)構(gòu)組成）。當(dāng)難熔組成的含量增加到體積百分比50％或更多的時(shí)候，難熔成分會(huì)形成構(gòu)架組織。為了促進(jìn)它燒結(jié)的過(guò)程，以及銅、銀的滲入，我們?cè)诓牧蟽?nèi)加入少量周期表VIII族的金屬。難熔組成的堅(jiān)固構(gòu)架被滲滿銅和銀的毛細(xì)管所穿透，這使得復(fù)合材料除了具有很好的抗電蝕能力之外，還非常堅(jiān)固，不易被熔接。為了改善散熱，防止接觸點(diǎn)的過(guò)熱（尤其是開(kāi)關(guān)使用頻率非常高、且電流功率很大的情況下），接觸組件的實(shí)體選用銅所作成，其工作表面則加上一層耐電弧金屬陶瓷作為保護(hù)。保護(hù)層的最佳厚度是3～5公厘。圖一鎢銀基材假合金的顯微結(jié)構(gòu)（150倍）隨著易熔成分的增加，材料的可塑性也隨之提高，于是我們可以使用溫或冷塑性變形法把它作成帶狀或桿狀的成品。此時(shí)假合金具有金相與結(jié)晶的組織結(jié)構(gòu)，以及各向異相的性質(zhì)。為了讓這種材料的組件更容易焊接在固定接點(diǎn)彈簧或是其它支承組件的機(jī)件的表面，在制造過(guò)程中會(huì)再加上厚度約圖一鎢銀基材假合金的顯微結(jié)構(gòu)（150倍）鎢銀基體假合金鎢含量50～70％重量百分比的假合金性質(zhì)列于表一。這種材料作成的接觸組件具有很好的耐電蝕、耐磨特性，比銀制的相同組件還要高出3～10倍。它們的過(guò)渡電阻比銀制品大一些，可是電阻值非常穩(wěn)定，而且在使用過(guò)程中電阻變化非常小。從這種材料可以作成各種形狀的接觸組件：具平面或柱狀工作表面的矩形、正方形的板片，具球狀或平面工作表面的圓盤(pán)；護(hù)框，接頭、彎管以及其它復(fù)雜形狀的機(jī)件（請(qǐng)見(jiàn)圖二）。表一材料編號(hào)密度，103kg硬度，MPa單位電阻，/m破斷強(qiáng)度,MPa伸長(zhǎng)率，％KMK-A6013.512000.04135003KMK-A6113.520000.04545001圖二鎢銀基體假合金作成的各種復(fù)雜形狀制品編號(hào)KMK-A60假合金的制品具有頗高的塑性，可用在開(kāi)閉非常頻繁的高負(fù)載低電壓開(kāi)關(guān)裝置，如接觸器、啟動(dòng)器、繼電器等等。編號(hào)KMK-A61假合金則是多用于制作高電壓空氣或油開(kāi)關(guān)里的斷開(kāi)接點(diǎn)。鎢銅基體假合金含少量鎳合金添加劑之鎢、銅基體假合金的性質(zhì)列于表二：表二材料編號(hào)密度，103kg硬度，MPa單位電阻，/m破斷強(qiáng)度,MPa伸長(zhǎng)率，％KMKB2012.014000.0751000.95KMKB2114.021000.0860000.90KMKB2315.524000.106800--MSV-7014.318500.048----鎢銅假合金廣泛地使用于制造高電壓油開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)接點(diǎn)。在高負(fù)載低電壓的設(shè)備之中，因?yàn)殡娀〉男纬?，使得接觸組件在高溫下與周圍介質(zhì)發(fā)生作用而形成不導(dǎo)電的薄膜；但使用鎢銅假合金制作的接觸器、啟動(dòng)器等，在閉路的狀態(tài)下，會(huì)因大沖擊負(fù)載的作用而能夠?qū)⑦@些不導(dǎo)電的薄膜破壞并除去。假合金具有特殊的組成與結(jié)構(gòu)、具有高耐電蝕性、在受火花放電作用時(shí)會(huì)發(fā)生銅選擇蒸發(fā)，這些因素使得假合金電極適合用來(lái)加工硬質(zhì)合金及其它材料。各種不同的添加劑更是大幅地提高了放電加工的生產(chǎn)效率。除此之外，具構(gòu)架結(jié)構(gòu)的鎢銅假合金在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi)擁有很高的耐熱性，因此可以用來(lái)作為焊接機(jī)的電極，點(diǎn)焊和對(duì)焊一些耐熱的鋼、鎳、鈷、銅、這些元素的合金，和難熔金屬（鉬、鎢、鈮）。使用燒結(jié)復(fù)合材料制作的電極，能夠提高焊接的效率跟質(zhì)量，以及大幅延長(zhǎng)焊接頭的工作壽命達(dá)5～20倍。最顯著的效果是用此假合金來(lái)包覆饋電線出口的焊嘴，因?yàn)轲侂娋€的出口受到熔池的影響很大。鎳、鐵與鎢合金圖三編號(hào)TS-5合金的顯微結(jié)構(gòu)（圖三編號(hào)TS-5合金的顯微結(jié)構(gòu)（30倍）鎢與鎳、鐵合金的性質(zhì)列于表三：表三材料編號(hào)密度，103kg硬度，MPa單位電阻，/m破斷強(qiáng)度,MPa伸長(zhǎng)率，％TS-5172800.15950010-15鉬銅假合金以鉬、銅為主要成分的構(gòu)架結(jié)構(gòu)假合金的性質(zhì)列于表四。其鉬含量分別為50、80％。表四材料編號(hào)密度，103kg硬度，MPa單位電阻，/m破斷強(qiáng)度,MPa伸長(zhǎng)率，％KM-BM509.513000.028544900.5KM-BM8010.122000.04737100.01假合金具有很高的耐電蝕性，堅(jiān)固又具足夠的塑性，耐磨，能承受沖擊負(fù)載與摩擦的作用。它們可以用各種變形法將制品做成細(xì)絲或帶狀的形狀，然后經(jīng)模鍛做成接觸組件。對(duì)于高負(fù)載、切換頻繁的高壓或低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備而言，因?yàn)樵摷俸辖鹁哂懈吣碗娢g性、耐磨性，能承受機(jī)械作用、且它有相對(duì)上夠低的電阻（在組件接合良好的情況下）等特性，使得它成為無(wú)法取代的材料。鉬銀假合金以鉬、銀為主要成分的假合金的性質(zhì)列于表五。其鉬含量分別為50、80％。材料編號(hào)密度，103kg硬度，MPa單位電阻，/m破斷強(qiáng)度,MPaKM-AM5010.212000.03852000KM-AM8010.217000.0573720此假合金具有：高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、高塑性，同時(shí)有足夠的硬度、能承受磨耗跟沖擊負(fù)載的作用，足夠高的抗電蝕性。它們可以藉強(qiáng)壓變形法用來(lái)制作高電壓、或者是低電壓、中、高負(fù)荷的電子開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。弱電流裝置觸點(diǎn)材料在小功率的電流換向裝置我們使用斷開(kāi)接點(diǎn)與滑動(dòng)接觸。這些裝置可以在自動(dòng)控制系統(tǒng)里執(zhí)行非常多的功能，例如控制不同氣候條件下的靜止或移動(dòng)物體。對(duì)這種接觸設(shè)計(jì)的其中一個(gè)基本要求是：在小觸點(diǎn)壓力下，觸點(diǎn)電阻必須是微小且穩(wěn)定（時(shí)間上）的。使用粉末冶金方法所制造的貴重金屬（銀、金、鉑）基材材料具有相當(dāng)好的運(yùn)行特性。斷開(kāi)接點(diǎn)被均勻地磨耗，而不會(huì)形成贅生物或者焊口，具有良好的抗腐蝕性；滑動(dòng)接觸能耐久承受機(jī)械磨損。粉末冶金法能夠讓我們?cè)诓牧铣煞掷锛尤肫渌鼜?qiáng)化添加物、潤(rùn)滑填充料或其它摻合物，而使材料獲致特定的性質(zhì)，例如減磨或熱穩(wěn)定性。然而，必須注意的是，在各種弱電流裝置（外表為圓盤(pán)、錐狀、圓柱、半球形、薄片等形狀，具固定彈簧的尾榫）中使用的組件是由很細(xì)的金屬絲或帶材所做成的，它們必須在低溫也具有很高的塑性，所以在復(fù)合接觸材料之中允許加入的添加劑容積非常地有限。以銀為主要成分的電接觸材料這種復(fù)合材料是以銀或銀鈀合金及金屬添加劑之粉末冶金法所制成。合金摻雜劑與填充料在制造原始粉末的過(guò)程中加入材料，或者是以細(xì)微粉末的形式與之機(jī)械混合。經(jīng)低溫?cái)D壓、軋制、拉伸形成緊密的半制品后，再把材料做成線材或帶材。過(guò)程中材料獲得纖維結(jié)構(gòu)，而摻雜劑與填充料粒子則沿著變形作用力的方向拉長(zhǎng)（見(jiàn)圖四）。復(fù)合材料的性質(zhì)列于表六。由電接觸材料可以制作：圖四以銀為主要成分，編號(hào)SrPdCaF2合金的顯微結(jié)構(gòu)。直徑5～0.1圖四以銀為主要成分，編號(hào)SrPdCaF2合金的顯微結(jié)構(gòu)。此接觸器可在弱電流設(shè)備中作為斷開(kāi)接點(diǎn)與滑動(dòng)接觸。它們的工作模式列于表七。把潤(rùn)滑填充劑（如，二硫化鉬）加入經(jīng)VIII族金屬?gòu)?qiáng)化的銀材料之中，可讓接觸使用在空氣中或真空中運(yùn)作的儀器（SrKoDsM-3*（譯注）作者用的俄文編號(hào)，Sr應(yīng)是表銀（serebro），N*（譯注）作者用的俄文編號(hào)，Sr應(yīng)是表銀（serebro），N—鎳，Zl—金，S—銻，M—鉬。表六材料編號(hào)密度，103kg硬度，MPa單位電阻，/mPdSrN-70-510~111000~11000.14~0.16SrN-309.5~9.8750~8000.02~0.03SrKoDsM-1-310~10.2800~8500.02SrPdZlS-211.4~11.51500~16000.20~0.21SrPdCaF2-29.5~9.71000~11000.16~0.18表七斷開(kāi)接點(diǎn)材料編號(hào)電流強(qiáng)度,A電壓,V觸點(diǎn)壓力,N建議使用研磨材料PdSrN-70-510-6~210-6~3600.05~0.5SrN-30,PdSr-70,PdSrN-70-5,SrG-3SrN-3010-3~10010-6~3600.05~0.5PdSr-70,SrN-30,PdSrN-70-5,SrG-3,銀,SrNG-29-3滑動(dòng)接觸材料編號(hào)電流強(qiáng)度,A電壓,V觸點(diǎn)壓力,N建議使用研磨材料PdSrN-70-510-6~210-6~360.05~1.0PdV-20,鎳鉻合金,PlM-8,PlI-10;B