Запоени сребърни контакти в прекъсвачи за високо{0}}напрежение: свързване на материала и устойчивост на дъга

Запоен сребърен контактен възел съчетава контактен материал на основата на Ag-с носител от мед или-медна сплав, за да осигури път на тока с ниско-съпротивление и контролирана устойчивост на ерозия на дъгата. За приложенията на прекъсвачи, целостта на съединението се определя от избора на спояваща сплав, чистота на интерфейса, намокряне, температура на спояване, геометрия на съединението и след{4}}инспекция на процеса-не само от контактния материал.

 

 

 

MCCB контактите изпитват многократно електрическо и термично натоварване по време на превключване и прекъсване на повреда. Контактният интерфейс трябва да поддържа приемливо контактно съпротивление, докато контактният материал издържа на локализирана температура на дъгата, пренос на материал и механично въздействие.

 

За инженерна спецификация контактната система трябва да бъде оценена по няколко параметъра, а не само по съдържание на сребро:

AgWC контактен материал: обикновено се избира там, където се изисква висока устойчивост на дъгова ерозия и пренос на материал.
AgC контактен материал: подходящ за приложения, изискващи контролирано контактно съпротивление и характеристики на-дъга, определени от конструкцията на прекъсвача.
Меден носител C1100: висока електропроводимост и добра топлопроводимост; типичната проводимост може да надвишава 97% IACS в зависимост от състоянието на материала.
Споено съединение: трябва да поддържа металургичното свързване между контактната глава и носача по време на термичен цикъл и механична работа.
Геометрия на контакта: контролира плътността на тока, разпределението на контактното налягане и локалната концентрация на дъгата.
Състояние на повърхността: замърсяване, образуване на оксиди и остатъчни смазочни материали могат да намалят намокрянето при спояване и да създадат междинни кухини.

Инженерната цел не е просто да се увеличи максимално проводимостта. Една практична контактна система трябва да балансира електрическото съпротивление, дъговата ерозия, топлинното разсейване, механичното задържане и повторяемостта на производството.

 

AgWC срещу AgC контактни материали за Arc-Loaded Switching

Параметър	AgWC	AgC
Основна армировка	Волфрамов карбид	Въглеродна/графитна фаза
Първична характеристика	Висока устойчивост{0}}на ерозия на дъга	Контролирана дъга и контактно поведение
Съображения за типична употреба	Чести превключвания и по-високо напрежение на дъгата	Приложения, изискващи определени характеристики на контакта
Термично поведение	Висока термична стабилност	В зависимост от Ag/C формулировката
Обработка/формоване	По-твърди от чистите Ag сплави	Зависи-от формулировката
Препоръчително валидиране	Дъгова ерозия + контактна устойчивост + здравина на съединението	Дъгова ерозия + контактна устойчивост + здравина на съединението

 

Действителният състав на AgWC или AgC трябва да бъде уточнен в съответствие с електрическия работен цикъл, номиналната -къса верига, контактното налягане и приложимия стандарт за прекъсвач. Самото обозначение на материала не е достатъчно за квалификация на доставчика.

 

Контрол на контактното съпротивление под скалата на милиома

Електрическото съпротивление на завършената контактна система се влияе както от съпротивлението на насипния материал, така и от съпротивлението на свиване в свързващия интерфейс.

За контрол на производството инженерните екипи обикновено наблюдават:

Състав и плътност на контактния материал
Размери на контактната-глава
Клас на носещия материал
Състав на спояващата сплав
Област на запояване на фуги
Контактно налягане
Грапавост на повърхността
Оксиди и нива на замърсяване
Електрическо контактно съпротивление

 

За квалификация изпитвателният ток и методът на измерване трябва да бъдат фиксирани в спецификацията на продукта. Четири{1}}жичното измерване на Келвин се предпочита, когато стойностите на съпротивлението са в милиома или под-милиома, тъй като съпротивлението на оловото може иначе да изкриви резултата.

 

 

 

Методът на свързване определя как контактната глава пренася електрически ток и механично натоварване в носача.

 

За сребърните контакти на прекъсвача запояването създава металургична връзка през интерфейса на носещия-контакт, докато занитването създава основно механично задържане чрез пластична деформация на структурата на носача или нита.

 

Запоено съединение срещу занитване на матрица при 0,01 mm контрол на размерите

Инженерен фактор	Запояване	В -Die Riveting
Ставен механизъм	Металургично залепване	Механична блокировка
Електрически интерфейс	Непрекъснат свързан интерфейс	Контактът зависи от механичната компресия
Типична загриженост за процеса	Намокряне, кухини, поток/остатък, температура	Височина на нита, деформация на материала, пукнатини
Контакт{0}}задържане на главата	Зона на фугата + якост на припоя	Геометрия на нита + деформация на носача
Термичен цикъл	Изисква съвместимост с-термично разширение	Механичното предварително натоварване може да се промени с цикличност
Автоматизация	Спояване в пещ, индукция, съпротивление или локално спояване	Високо{0}}скоростно щамповане/-занитване в матрица
инспекция	Визуален, рентгенов/CT, металографски разрез, тест на срязване	Проверка на размерите, тест за издърпване/срязване
Предпочитание за приложение	Висока електрическа непрекъснатост и металургичен интерфейс	Голям{0}}обемен механичен приспособление

 

Нито един процес не е универсално превъзходен. Правилният избор зависи от размера на контакта, мощността на превключване, дебелината на носача, производствения обем и изискваните електрически характеристики.

 

Променливи на процеса на спояване: Контрол на температурата на класа 600–900 градуса

Твърдите припои на базата на сребро- работят при температури значително над обикновените температури на запояване. Действителната температура на спояване трябва да се определи от избрания диапазон на солидус/течност на пълнителя-метал и одобрения прозорец на процеса.

 

Критичните променливи включват:

Хлабината на фугите: трябва да остане в рамките на препоръчания от производителя на капилярния-капилярен поток-метал на пълнителя.
Температура на спояване: контролирана чрез валидиране на термодвойка или квалифицирани параметри на пещ/индукция.
Скорост на нагряване: прекомерните термични градиенти могат да изкривят тънките медни носители.
Време на задържане: прекомерното задържане може да увеличи растежа на зърната, окисляването или реакциите на повърхността.
Атмосфера: контролираната атмосфера или вакуумното спояване може да намали образуването на оксид.
Флюс: когато се използва, изборът на флюс и почистването след-спояване трябва да бъдат валидирани.
Скорост на охлаждане: трябва да предотвратява изкривяване и прекомерно остатъчно напрежение.
Подравняване на контакта: обикновено се контролира в рамките на толеранса на чертежа, често изискващ възможност за размери ±0,01–0,05 mm в зависимост от геометрията на компонента.

Стабилният процес на спояване изисква определен процесен прозорец, а не една номинална температура на пещта.

 

Якост на съединението при 20–25 градуса: Изпитване на срязване на запоени сребърни контакти

За запоен сребърен контактен възел, изпитването на срязване трябва да натовари контактната глава успоредно на запоения интерфейс. Тестовото приспособление трябва да предотвратява изкуственото увеличаване или намаляване на измерения резултат от огъване.

Планът за производствен контрол трябва да идентифицира:

Материал на-главата на контакта и партиден номер.
Носещ материал и температура.
Партида от сплав за спояване.
Идентификация на цикъла на спояване.
Спецификация на-областта на фугата.
Тествайте геометрията на приспособлението.
Максимално изпитвателно натоварване или минимална якост на срязване.
Класификация на режима на отказ.

Стойността за приемане трябва да идва от чертежа на продукта, спецификацията на клиента или валидираната PPAP документация. Генеричното число-сила на срязване не трябва да замества ограничение-специфично за приложение, тъй като размерът на контакта и площта на съединението пряко влияят върху капацитета на натоварване.
 

[Поискайте безплатна DFM оценка и оферта]

 

 

Интерфейсът между сребърната-базирана контактна глава и медния носач е функционалното ядро ​​на модула.

 

AgWC и AgC контактните материали не просто се държат като конвенционалните пластични медни сплави по време на термична обработка. Тяхната твърдост, топлопроводимост, омокряемост и термично -разширение трябва да се имат предвид при избора на система за спояване.

 

C1100 мед срещу C2680 месинг при 97% IACS-клас на проводимост

 

Собственост	C1100 чиста мед	C2680 Месинг
Материално семейство	Мед с висока{0}}чистота	Cu-Zn сплав
Електрическа проводимост	Typically >97% IACS	Значително по-ниска от C1100
Топлопроводимост	високо	По-ниска от C1100
Оформяемост	Отличен в подходящ нрав	добре
Поведение при запояване	Високата топлопроводимост изисква контролирано подаване на топлина	По-ниската топлопроводимост може да опрости локализираното отопление
Типична носеща роля	Висок-текущ път	Механичен/електрически носител, когато изискването за проводимост позволява
Препоръчителна употреба	Сил{0}}прекъсвач и контактни възли	Компоненти, балансиращи здравина, формоспособност и проводимост

 

За високо{0}}контакти на прекъсвача C1100 често се предпочита, когато минимизирането на електрическите загуби и натрупването на топлина в носача е основна цел на дизайна.

 

Избор на сребърна спояваща сплав: 600–900 градуса Solidus/Liquidus Window

Допълнителният метал за спояване трябва да бъде избран според:

Съвместимост на контактния материал
Състав на меден носител
Необходима температура на спояване
Разчистване на ставите
Необходима електрическа проводимост
Механична якост
Корозионна среда
Изисквания за поток или атмосфера
RoHS/REACH ограничения за материали
Изисквания за последващо формоване или топлинна{0}}обработка

Квалифицирана процедура за запояване трябва да определи обозначението на-метала за пълнене, възможността за проследяване на партидата и температурния диапазон на процеса.

За автоматизирано производство доставянето на-метал за пълнеж също трябва да може да се повтаря. Прекомерното количество добавъчен метал може да създаде външни филета, без да подобри ефективната свързана площ, докато недостатъчното количество добавъчен метал може да остави несвързани области или прекъснато намокряне.

 

Дефекти на интерфейса при спояване: кухини, оксиди и непълно намокряне

Типичните дефекти включват:

Междуфазни кухини
Непълно намокряне
Оксидни включвания
Прекомерно филе за спояване
Контактно{0}}изместване на главата
Локално прегряване
Ерозия на медта
Пукнатини около ставата
Остатък от флюс
Непълно проникване на-метален пълнеж

Металографското напречно-сечение може да разкрие дефекти, които са невидими от външната повърхност.

 

Следователно целта трябва да се дефинира с помощта на измерими критерии за приемане, като максимално допустим процент празноти, минимална залепена площ, забрана за пукнатини и толеранс на размерите.
 

 

 

За автомобилни и енергийни приложения одобрението на доставчика трябва да се основава на документирани възможности за процес и обективни данни от проверка.

Типичният квалификационен пакет може да комбинира проверка на размерите, металографски анализ, не-разрушително изпитване и разрушително механично изпитване.

 

Инспекция на CMM при ±0,01 mm: Геометрия на контакта и позиция на носача

Критичните измерения могат да включват:

Диаметър на-главата на контакта
Контактна{0}}височина на главата
Дебелина на носителя
Диаметър на отвора
Разстояние от-до-контакт
Позиция-на контактния център
Плоскост
Паралелизъм
Обща монтажна височина

Инспекцията на CMM предоставя проверка на базата на-координати за сложни геометрии. За щамповане с голям-обем критичните размери трябва допълнително да се наблюдават чрез SPC, тъй като инспекцията на CMM сама по себе си не предотвратява прогресивното износване на матрицата между интервалите на вземане на проби.

Когато толерансът е посочен на ±0,01 mm, трябва да се вземат предвид възможностите за измерване и несигурността на измерването, преди да се установят целите за способност на процеса.

 

Рентгенова и компютърна томография за кухини при споени контакти

Радиографската инспекция може да идентифицира вътрешни прекъсвания без разделяне на производствения компонент.

В зависимост от геометрията на контакта, рентгенова или промишлена CT може да оцени:

Вътрешни кухини
Непълно разпределение на пълнителя
Разминаване на-главата на контакта
Вътрешни пукнатини
Чужди включвания
Не-равномерни запоени области

За квалификация параметрите на проверката и критериите за приемане трябва да бъдат фиксирани преди валидирането на производството. Доставчикът не трябва да променя-праговете за обработка на изображения, след като види неблагоприятни производствени резултати.

 

Металографски разрез при 50×–500× увеличение

Металографията остава един от най-полезните разрушителни методи за валидиране на процеси.

Едно правилно подготвено напречно-разрез може да оцени:

Интерфейс-за-оператор
Разпределение на пълнителя за спояване
Поведение при намокряне
Морфология на празнината
Междуфазови реакционни слоеве
Пукнатини
Оксидни включвания
Засегнати-региони

Типичното изследване може да използва оптична микроскопия при приблизително 50×–500×, като SEM/EDS се прилага, когато се изисква елементен анализ.

Целта е да се съпостави микроструктурата с параметрите на процеса и резултатите от механичния тест, вместо да се третира микроснимката като самостоятелно изображение за преминаване/неуспех.

 

Изпитване на срязване при стайна температура: Класификация на режима на отказ

Изпитването на срязване предоставя пряко доказателство за механичната цялост на съединението.

Най-полезният резултат не е само пиковата сила. Мястото на повреда също трябва да бъде записано:

Режим на отказ	Инженерна интерпретация
Разделяне на интерфейса	Лошо намокряне, замърсяване или недостатъчно свързване
Счупване на -слоя на спояване	Здравина на-метала на пълнежа или проблем с процеса
Счупване на контактен-материал	Съединението може да превиши якостта на контактния-материал
Деформация на меден{0}}носител	Съединението може да надхвърли механичния капацитет на носещия
Частично разделяне на интерфейса	Не-равномерно намокряне или вътрешно прекъсване

 

За пускане в производство изискването за минимално срязване трябва да бъде свързано с чертежа или спецификацията на клиента.

 

IATF 16949 и PPAP ниво 3: Проследяемост от материал до завършен контакт

За програмите за доставка на автомобили пакетът за качество може да включва:

Диаграма на процеса
PFMEA
Контролен план
Инструкции за работа
Сертификати за материали
Доклади за проверка на размерите
MSA
SPC записи
Проучвания на способностите
Записи за валидиране на процеса
Доклади от тестове за материали и ефективност
Примерни записи за одобрение
PPAP документация

PPAP ниво 3 обикновено се използва, когато клиентът изисква проба-на производствена част заедно с поддържащ процес и записи за качество. Точните изисквания за подаване остават-специфични за клиента.

 

 

Запоеният сребърен контактен възел е толкова стабилен, колкото и щампованият носач нагоре по веригата.

 

За медни носители, произведени чрез прогресивно щамповане, изменението на размерите може да произхожда от дебелината на материала, хлабината на матрицата, износването на поансона, образуването на грапавини, пружинното връщане и прогресивното подравняване на матрицата.

 

Прогресивен контрол на матрицата при критични размери ±0,01 mm

Ключовите контроли за щамповане включват:

Проверка на дебелината на материала
Контрол-на ширината на бобината
Просвет на щанца и матрица
Мониторинг-на височината
Диаметър на отвора
Плоскост на носителя
Точност-на местоположението на контакта
Проверка на износването на инструмента
Автоматична проверка на зрението
SPC за критични размери

За прецизни електрически компоненти матрицата трябва да бъде проектирана според якостта на опън, удължението и поведението при-втвърдяване на материала, вместо да разчита само на номиналната дебелина на листа.

 

В-контрол на процеса на запояване при 100% проследимост на параметрите

Една производствена линия може да присвои проследимост на:

Партида от медни ленти → матрица за щамповане → щампован носач → партида за спояване → партида пълнител-метал → партида контактен материал → протокол за проверка → завършен монтаж.

Тази структура позволява на екип по качеството да изолира засегнатата продукция, ако се идентифицира материал, цикъл на спояване или отклонение от инструменталната екипировка.

За автомобилните програми тази възможност за проследяване трябва да бъде включена в контролния план и производствените записи преди SOP.

 

Подготовка на повърхността Под 10 μm Контрол на замърсяването

Качеството на спояването е силно повлияно от състоянието на свързващите се повърхности.

Преди запояване процесът трябва да контролира:

Остатъци от масло и смазка за щамповане
Оксиди
Замърсяване с частици
Боравене със замърсяване
Окисляване на повърхността по време на съхранение
Остатъци от-препарат за почистване

Изискванията за почистване трябва да бъдат валидирани спрямо избраната сплав за спояване и производствената атмосфера. Визуално чистата медна повърхност не означава непременно химически подходяща повърхност за спояване.

 

 

Когато се снабдяват със сребърни контакти за прекъсвачи, екипите за доставка и инженеринг трябва да оценят цялата производствена верига, вместо да закупуват контактната глава независимо от превозвача и процеса на свързване.

 

Сертификат за материал + Съответствие с RoHS/REACH

Доставчикът трябва да може да предостави проследима документация за:

AgWC или AgC контактен материал
Меден или месингов носач
Спояване на допълнителен метал
Повърхностна обработка, където е приложимо
Съответствие с ограничено{0}}вещество
Идентификация на партидата

Сертификатите за материали трябва да съответстват на действителните производствени партиди, а не на общите сертификати от предишни партиди.

 

Живот на инструмента при 100,000+ удара: Доказателство-Валидиране

За прогресивни инструменти за щамповане, очакваният живот на инструмента трябва да се поддържа от:

Клас инструментална стомана
Запис за топлинна-обработка
Дизайн на матрицата
История на производствения удар
График за-превантивна поддръжка
Записи за проверка на износването
Критични-данни за тенденция на измерение

Доставчик, който посочва номинален живот на инструмента без данни за тенденциите в размерите, предоставя ограничени доказателства за стабилност на производството.

 

Първа статия за масово производство: T1, PPAP и SOP Gates

Контролирана последователност на стартиране може да следва:

Преглед на DFM → Дизайн на инструмента → T0/T1 проби → Утвърждаване на размерите → Проверка на материала → Утвърждаване на спояване → Механично изпитване → Електрическо изпитване → PPAP → Производство на SOP.

Действителната продължителност на T1 зависи от сложността на компонента, структурата на инструмента, наличността на контактния материал и изискванията за изпитване. Фиксиран брой дни не трябва да се представя като техническа гаранция без определен обхват на проекта.

 

 

Изискване	Запоен сребърен контактен възел	Занитен контактен монтаж
Металургичен интерфейс	да	не
Голяма ефективна площ на залепване	възможно	Ограничен от механична геометрия
Електрическа непрекъснатост чрез съединение	Силен потенциал	В зависимост от контактното налягане и интерфейса
Излагане на висока-температура	Изисква квалифициран метал за добавка	Без цикъл на запояване
Проверка на вътрешни дефекти	Възможни са рентгенови снимки/CT	Общо оразмерителна/механична проверка
Проверка на-здравината на ставите	Тест на срязване	Тест за издърпване/срязване
Променливи на процеса	Температура, време, атмосфера, хлабина, обем на пълнителя	Сила, ход, височина на нита, подравняване
Валидиране на термичен-цикъл	Задължително	Задължително
Интегриране на голям{0}}обем на щамповане	възможно	Отлично
Препоръчителна база за избор	Електрически + термични + механични характеристики	Механично задържане + производствена ефективност

 

Решението трябва да се вземе от пълния работен профил на прекъсвача, а не само от разходите за монтаж.

 

 

Готов контактен комплект на прекъсвач може да бъде пуснат в експлоатация срещу план за управление, съдържащ поне три категории измерими характеристики.

 

Електрически характеристики: Милиом-ниво на контактно съпротивление

Контролните променливи могат да включват:

Контактно съпротивление
Контактно налягане
Състав на контактния материал
Носеща проводимост
Размери на контактната-глава
Електрическа издръжливост
повишаване на температурата

Тестовият ток, времето за стабилизиране, мястото на измерване и конфигурацията на приспособлението трябва да останат постоянни между квалификацията и производственото изпитване.

 

Механична цялост: сила на срязване и режим на повреда на съединението

Механичното валидиране трябва да включва:

Якост на срязване на запоени съединения
Контакт{0}}задържане на главата
Деформация на носителя
Режим на повреда на-интерфейса при запояване
Въздействие на термичния-цикъл върху здравината на ставите

Когато продуктът е подложен на многократно превключване, механичното валидиране трябва да се комбинира с изпитване за електрическа издръжливост.

 

Точност на размерите: CMM + оптична проверка + SPC

Критичните измерения трябва да бъдат разделени на:

CTQ размери: пряко засягащи електрическите, механичните или монтажните характеристики.

Функционални размери: влияят на годността и работата.

Общи размери: контролирани според допустимите отклонения на чертежа.

Тази класификация предотвратява разпределянето на прекомерни ресурси за измерване към не-функционални измерения, докато критичните характеристики остават недостатъчно-наблюдавани.
 

 

Преди да одобрят доставчик, екипите за доставки и инженеринг трябва да поискат доказателства за:

 

Състав на AgWC/AgC:Какъв вид материал и метод за контрол на състава се използват?
Материал на носителя:Носачът C1100, C10200, C2680 или друга определена сплав ли е?
Процес на запояване:Пещ, индукция, съпротивително спояване или друг квалифициран процес?
Съвместна проверка:Р-рентгенови лъчи, компютърна томография, металография или друг метод за NDT?
Механично валидиране:Какъв-метод за изпитване на срязване и-специфична за клиента граница на приемливост се използват?
Контрол на размерите:Какви CTQ измерения се наблюдават от CMM/SPC?
Автомобилно качество:Може ли доставчикът да предостави базирана на IATF 16949 документация за процеса и подаване на PPAP ниво 3, когато се изисква?

 

Най-силният пакет за квалификация на доставчика свързва партида на материала → параметри на процеса → резултат от инспекция → сериен или партиден номер на завършена-част.

 

 

За възли със запоени сребърни контакти AgWC или AgC определя голяма част от поведението на дъгова -ерозия, но запоеният интерфейс определя дали контактният материал може надеждно да пренася електрически и механични натоварвания в медния носач.

 

Поради това един готов за производство-дизайн изисква контролиран контактен{1}}състав на материала, свойства на носител C1100/C2680, температура на спояване, хлабина на фугите, подготовка на повърхността, точност на размерите, NDT, изпитване на срязване и проследимост на партидата. За автомобилните програми тези контроли трябва да бъдат интегрирани в документацията на PFMEA, контролния план и PPAP преди SOP.

 

За производителите, които доставят сребърни контакти за прекъсвачи, подходящият доставчик може да демонстрира повторяемо металургично свързване и измерима способност на процеса-а не просто да предостави сертификат за-материал на главата на контакта.

 

 

Колко време отнема PPAP ниво 3 за aзапоен сребърен контактен възел?

Времето за PPAP зависи от инструменталната екипировка, квалификацията на материала, валидирането на спояването и изискванията на клиента. Типичният проект трябва да дефинира отделни врати за T1 проби, одобрение на размерите, валидиране на процеса и подаване на PPAP, вместо да използва неквалифициран фиксиран период на доставка.

 

Какъв живот на инструмента може да се очаква от матрица за прецизно щамповане за контактни носители на прекъсвачи?

Животът на инструмента зависи от класа на медта, дебелината, стоманата на матрицата, хлабината, скоростта на хода и поддръжката. Доставчикът трябва да предостави целеви-жизнени стойности на инструмента заедно със записи на производствените ходове, превантивни-интервали на поддръжка и критични-измерения SPC данни.

 

Как се тества качеството на споените съединения за контактите на прекъсвача на AgWC или AgC?

Качеството на фугата може да бъде оценено с помощта на визуална инспекция, рентгенови лъчи или компютърна томография за вътрешни прекъсвания, металографски анализ на напречно-сечение и изпитване на срязване. Критериите за приемане трябва да определят допустимите кухини, залепената площ, границите на размерите и минималната механична якост.