Способ формирования поверхности контактов композиции серебро-графит Советский патент 1988 года по МПК B23K1/20 

00

о

4 4

4;

Изобретение относится к способу формирования поверхности контактов композиции серебро-графит, к усовершенствованию элементов автоматических выключателей, реле различного типа, датчикам и прочим коммутирующим аппаратам и электрическим машинам и может быть использовано в аппарато- строении.,

Целью изобретения является повьше- ние качества соединения и процесса производительности обезуглероживания.

Способ предусматривает подготовку рабочей части контакта (серебро-гра- фит) перед креплением его к контакто- держателю (пайка-сварка).

Контакты композиции серебро-графит с технологическим подслоем из.серебра формируются за счет поверхност- ного обезуглероживания рабочей части контакта на требуемую толпщну подслоя путем обработки поверхности воз- душноплазменной дугой с плотностью теплового потока на поверхности О,1- 0,9 кВт/см и перепадом температур между обрабатываемой поверхностью и противоположной охлаждаемой 600-900 С

Высокая плотность теплового потока, активность воздушно-плазменной. струи позволяет заменить к.ислородную атмосферу тлеющего разряда на более дешевую воздушную и производить при этом процесс обезуглероживания с высокой производительностью 0,05-10 см/с При плотностях теплового потока ниже 0,1 кВт/см процесс обезуглероживания не эффективен вследствие снижения производительности ниже 0,05 см/с. Увеличение плотности теплового потока вьш1е 0,9 кВт/см приводит к неровному поверхностному расплавлению образовываемого подслоя, т.е. к браку. Процес обезуглероживания производят воздушно плазменной струей при давлении окружающей атмосферы выше 40 мм рт.ст. Наиболее оптимальным вариантом является обработка при атмосферном давлении на воздухе, что значительно упрощает оборудование. При снижении давления ниже 40 мм рт.ст. электрическая дуга становится диффузной и невозможно получить необходимые плотности теплового потока.

Для обеспечения строгой толщины обезуглероживания и предотвращения изменения структуры рабочего слоя контакта между обрабатываемой и противоположной поверхностями поддерживают

Q

g

0 5

О 0

5

5

5

0

перепад температур в пределах л Т 600-900°С путем охлаждения противоположной стороны и выбора соответствующей скорости подачи материала под обработку. Перепад температур менее ЛТ не дает требуемой толщины обезуглероживания 20-120 мкм, н еобхо- димой для качественного крепления при соблюдении высокой производительности процесса. Перепад температур вьш1е лТ 900°С дает перегрев рабочей части контакта и приводит к перераспределению включений графита.

Композиции с низкой плотностью, полученные только прессованием исходных порошков, обезуглероживать ввиду их большой пористости и развитых границ лучше воздушно-плазменной струей, истекающей турбулентным потоком с числом Рейнольдса не менее 1100. А для композиций, подвергающихся после прессования спеканию и обладающих более высокой ,плотностью, для обезуглероживания лучше применять ламинарное истечение струи с числом Рейнольдса не более 500. Переходный режим истечения плазменной струи дает нерав- номерное кусочно-поверхностное обезуглероживание композиции.

Способ осуществляется следующим образом.

В плазмотроне с помощью элёкт- родугового разряда создается воздуш- но-ллазменный поток с заданной плотностью 0,1-0,9 кВт/см с температурой 3000-8000 К на расстоянии от среза сопла 70-100 мм. Плотность теплового потока выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от содержания графита в композиции. В качестве плазмообразующего газа используется воздух. Расход плазмообразующего газа выбирается в зависимости от использования турбулентного или ламинарного истечения плазменной струи.

Турбулентному истечению струи со- ответствует расход воздуха 0,7 - 1,7 г/с, ламинарному истечению -0,5- 0,2 г/с. Заготовки контактов, нужной для работы в коммутационных аппаратах композиции серебро-графит с содержанием графита 1-20 мас.% подаются под плазменную струю на расстоянии 70-100 мм от среза сопла. Заготовки перемещаются под плазмотроном по охлаждающей направляющей со скоростью 0,05-10 см/с. Скорость перемещения

выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от требуемой толщины технологического подслоя для конкретной композиции материала. Противоположная поверхность контактов охлаждается в направляющей, не давая возможности прогрева и изменения структуры рабочей части контактов. Обработку можно проводить при атмосферном давлении на воздухе, что значительно упрощает оборудование. После обработки готовые контакты перемещаются далее по направляющей в приемный бунке.р готовых изделий.

Результаты количественного металлографического анализа показали, что на образцах, подвергнутых плазменной обработке в зоне обезуглероживания, остаточная объемная доля графита не более 1%. Контакты с обезуглерожен- ной поверхностью обеспечивают высокое качество пайки с контактодержателем. Для проверки прочности пайки производят испытания на срез. Отрыв контакта происходит по материалу рабочей части.

Пример 1. На поверхности контакта композиции серебро-графит с содержанием графита 2 мас.% производят обезуглероживание поверхностного слоя воздушно-плазменной струей атмосферного давления. Поток -плазменной струи турбулентный. Расход плазмообразующего газа (воздух) 1,38 г/с. Ток плазменной струи 120А, напряжение 175В. Время обработкибс. Полученный технологический подслой из серебра 80 мкм. Остаточньй графит в обезуглероженной зоне составляет 0,8 об.%. Отрыв припаенного контакта при проверке на срез происходит по рабочей части контакта, а не по толщине слоя припайки.

дит по материалу рабочей части контакта, а не по толщине слоя припайки.

Ввиду тогоJ что в предлагаемом способе в воздушно-плазменной струе за счет высокой плотности теплового потока концентрации активного кислорода достаточно для протекания интенситзно- го процесса обезуглероживания поверхности на требуемой толщине 20-100 мкм производительность обработки увеличивается в 2И02 - 3-10 раз, а также не требуется создания контролируемой атмосферы давлением 1-25 мм рт.ст.

(условие существования тлеющего разряда) и связанного с этим усложнения оборудования и контроля за ним.

Существенным преимуществом способа является то, что обработку поверхнос-

ти контактов можно производить с высокой производительностью за счет использования плазмотрона с нейтральной воздушно-плазменной струей, работающего в открытой атмосфере. Воздущноплазменная струя обладает широким

диапазоном технических параметров,ввиду чего контакты с серебряным подсло- ем могут изготавливаться с любым композиционным содержанием графита,любой

формы и требуемой толщины подслоя.

Ф о

е т е н и я

5

0

рмула изо DP

4

1. Способ формирования поверхности контактов композиции серебро-графит, с технологическим подслоем из серебра под пайку и сварку, заключающийся в поверхностном обезуглероживании соединяемой поверхности контактов на Толщину подслоя дуговым разрядом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения и производительности процесса обезуглероживания, поверхностное обезуглероживание осуществляют воздушно-плазменной

Изобретение усовершенствует элементы автоматических выключателей, реле различного типа и относится к способу формирования поверхности контактов композиции серебро-графит. Оно может быть использовано в аппа- тостроении. Целью изобретения является повьшение качества соединения и производительности процесса обезуглероживания. В плазмотроне создают воздушно-плазменную струю с плотностью 0,1-0,9 кВт/см и производят обезуглероживание соединяемой поверхности. Для обеспечения строгой толщины обезуглероживания и предотвращения изменения структуры рабочего слоя контакта между обрабатываемой и противоположной поверхностями поддерживают перепад температур 600- . При этом обработку ведут воздушно-плазменной струей, истекающей турбулентным или ламинарным потоками. Толщина обезуглероженного слоя составляет 20-120 мкм. Контакты с обезуглероженной поверхностью обеспечивают высокое качество пайки. 2 з.п. ф-лы. i (Л

Пример 2. На поверхности за- д дугой с плотностью теплового потока готовки контакта композиции серебро- на поверхности 0,1-0,9 кВт/см и пеграфита с содержанием 2,3 мас.% производят обезуглероживание поверхностного слоя воздушно-плазменной струей атмосферного давления. Поток плазменной струи ламинарный. Расход плазмообразующего газа (воздух) 0,61 г/с. Ток плазменной струи 100А, напряжение 130-135В. Время обработки 0,5 с. Полученный технологический подслой из серебра составляет 60 мкм. Остаточный графит в обезуглероженной зоне составляет 1 об.%. Отрыв припаемого контакта при испытаниях на срез происхо0

5

ре падом температур между обрабатываемой поверхностью и противоположной охлаждаемой 600-900°С.

3.Способ ПОП.1, о тличаю- щ и и с я тем, что обработку ведут воздушно-плазменной струей, истекающей ламинарным потоком с числом Рейнольдса не более 500.