Способ восстановления контактов низковольтных электрических аппаратов Советский патент 1992 года по МПК H01H11/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно при восстановлении контактов высотой более 1 мм сильноточных коммутационных аппаратов.

Известны способы изготовления многослойных контактов, при которых контакты крепятся к контактодержателям посредством сварки или пайки через прослойкутоко- проводящего металла.

Однако они не могут обеспечить высокое качество паянного шва при пайке бывших в эксплуатации контактов с неровной рабочей поверхностью на машинах точечной сварки вследствие того, что переходное сопротивление поверхность контакта - сварочный электрод соразмерно (или значительно больше) переходному сопротивлению между свариваемыми или паяемыми

поверхностями, что в конечном итого приводит к более интенсивному нагреву рабочей поверхности контакта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ крепления контактов на машинах точечной контактной сварки, при котором поверхности для пайки или сваривания выполняются с насечками для увеличения переходного сопротивления во время пайки или сварки либо между соединяемыми деталями прокладывают металлическую фольгу с более низкой по сравнению со свариваемыми металлами электропроводимостью.

Однако, используя этот способ, нельзя обеспечить высокое качество паяного шва при пайке бывших в эксплуатации контактов с неровной рабочей поверхностью вследствие того, что переходное сопротивVJ

4 О ЧЭ Ю СП

леиие поверхность контакта - сварочный электрод соразмерно (или значительно больше) переходному сопротивлению между свариваемыми или паяемыми поверхностями, что в конечном итоге приводит к более интенсивному нагреву рабочей поверхности контакта и его пластической деформации. При этом практически невозможно подобрать временные режимы пайки, обеспечивающие надежное качество сварного шва и выравнивание рабочей поверхности контакта. При использовании прокладок из металлической фольги с более низкой проводимостью по сравнению с паяемыми контактами увеличить переходное сопротивление можно только на незначительную величину, так как применение фольги с удельным сопротивлением, в 2 и более раза превышающим удельное сопротивление контакта и контактодержателя, приведет к увеличению контактного сопротивления токоведущих частей, увеличению нагрева контактов при работе на номинальных токах сверх допустимых значений. При проведении перед пайкой зачистки рабочей поверхности контактов теряется значительная часть материала (драгоценных металлов). Кроме того, необходимо отметить, что

выполнение насечек для увеличения переходного сопротивления во время пайки, хотя и дает положительный эффект, но в то же время ухудшает микроструктуру самого контакта за счет неоднородности материала, что в дальнейшем при эксплуатации контакта способствует повышенному износу. Таким образом, данный способ крепления контактных накладок не обеспечивает гарантированного нагрева слоя припоя и соприкасающихся с ним поверхностей и тем самым высокого качества паяного шва при пайке на машинах точечной контактной сварки бывших в эксплуатации контактов с неровностями на рабочей поверхности.

Цель изобретения - стабилизация геометрических размеров контактов, повышение износостойкости контактов и прочности паяного шва.

Поставленная цель достигается тем, что в способе восстановления контактов низковольтных электрических аппаратов, по которому контакты крепят к контактодержа- телям посредством пайки на машинах точечной контактной сварки, согласно изобретению используют пришедшие в негодность контакты на подложке из цветного металла с шероховатостью рабочей поверхности не более 300 мкм, которые устанавливают на припой толщиной 0,6 - 0,8 мм с пористостью 60-80%, изготовленный методом порошковой металлургии, а пайку проводят при длительности протекания импульса тока пайки, равной 1,8-2,2 от времени пайки контактов с гладкой рабочей поверхностью шероховатостью не более 20 мкм.

Изобретение обеспечивает стабилизацию геометрических размеров контактов по высоте путем использования контактодержателя (подложка цветного металла), пришедшего в негодность конт акта и припоя

0 толщиной 0,6 - 0,8 мм с пористостью 60- 80%. Контакт на подложке и пористый припой позволяют увеличить переходное сопротивление во время пайки, что исключает применение припоев с низкой электро5 проводностью и повышает прочность паяного шва.

Использование контактов с шероховатостью поверхности не более 300 мкм обеспечивается установкой временной дли0 тельности импульсов тока пайки, равной 1,8 - 2,2 от времени пайки контактов с гладкой рабочей поверхностью шероховатостью не более 20 мкм. Это позволяет получить качественно новую поверхность контакта без

5 различных фазовых изменений и пластического течения контакта с выходом на ровную (нивелированную) поверхность, которая может нести эксплуатационную нагрузку, без значительных перераспределений плотно0 стей тока на поверхности контакта. Кроме того, шероховатая рабочая поверхность контакта, которая содержит различные химические элементы с определенной микроструктурой, отличной от общей мик5 роструктуры контакта, сложившейся под воздействием различных эксплуатационных факторов, под действием температуры, давления во время пайки претерпевает различные структурные изменения с внедрени0 ем в поверхностный слой контактов различных химических элементов и частиц, образовавшихся под воздействием эксплуатационных факторов (при воздействии электрической дуги отключения цепи), что в

5 конечном итоге приводит к частичному повышению износостойкости контактов.

Использование контактов с шероховатостью поверхности более 300 мкм не обеспечивает получение одновременно ровной

0 (нивелированной)рабочей поверхности контакта с использованием указанных припоев и качественно паянного шва без каких-либо отрицательных явлений, не говоря уже о повышении прочности паяного шва.

5 При использовании припоев толщиной 0,6 - 0,8 мм с пористостью 60-80%. изготовленных методом порошковой металлургии, в процессе нагревания пористого припоя до температуры плавления припой расплавляется, его толщина уменьшается, при этом

переходное сопротивление шва значительно уменьшается и становится в несколько раз меньшим переходного сопротивления участка рабочая поверхность - электрод сварочной машины, что приводит в конечном итоге к уменьшению тепловыделения на участке паяного шва и интенсификации нагрева рабочей поверхности контакта. При дальнейшем нагреве импульсом тока происходит преимущественный нагрев рабочей поверхности и при достижении пластического состояния материала - выравнивание рабочей поверхности контактов под действием избыточного давления электродов сварочной машины. Таким образом, обеспечивается стабилизация (нивелирование) по высоте, а также стабилизация рабочей поверхности контакта.

Повышение прочности паяного шва при пайке на машинах точечной контактной сварки достигается путем применения припоя в виде ленты толщиной 0,6 - 0,8 мм изготовленного методом порошковой металлургии, с пористостью 60-80%. При использовании указанного припоя переходное сопротивление в месте пайки увеличивается в 6-10 раз в сравнении с пайкой с применением беспористых припоев, за счет пористой структуры, при которой материал занимает 20-40% объема, припоя, шероховатой поверхности припоя и увеличения переходного сопротивления на границе соединения между собой частиц порошка, что исключает необходимость выполнения насечек на соприкасающихся при пайке поверхностях контакта или контактодержате- ля или применение прослоек фольги с высоким удельным электросопротивлением. Это определяет преимущественное нагревание слоя припоя и прилегающих к нему поверхностей деталей при прохождении через него импульса тока. Указанная толщина ленты припоя после его расправления обеспечивает оптимальную толщину паяного .шва (не более 100 мкм). Кроме того, относительно большая толщина слоя припоя способствует увеличению падения на- пряже ния на нем во время пайки, что в конечном итоге приводит к интенсификации процесса нагрева припоя и поверхностей пайки, Указанная пористость (60-80%) достаточна для обеспечения надежного качества шва, при этом нет необходимости в дальнейшем увеличении пористости, учитывая, что практически получение материала с пористостью больше 80% трудно по технологическим причинам. При использовании припоев с пористостью меньше 60% не удается достичь заметного увеличения переходного сопротивления во время пайки.

Длительность протекания импульса тока пайки, равная 1,8-2,2 от времени пайки контактов с гладкой рабочей поверхностью шероховатостью не более 20 мкм, устзнов- лена экспериментально.

Пример. Для восстановления выбраны изношенные контакты, содержащие в своем составе 85% серебра и 15% оксида

кадмия, средней высотой около 0,8 мм со следами электрической эрозии в виде выступов и впадин на рабочей поверхности размером до 0,3 мм, которые применяются в контакторах постоянного тока типа КПЕ, устанавливаемых на электропогрузчиках. В качестве подложки контакта используют часть контактодержателя, при этом путем механической обработки снимают определенную часть материала контактодержэтеля

для обеспечения номинальной высоты контакта (2 мм). Затем производят пайку контакта к контактодержателю на машине точечной контактной сварки типа МТР 2402 УХЛ4 с помощью припоя типа МФСу 92-6-2

(92% меди, 6% фосфора, 2% сереТэра), изготовленного в виде ленты толщиной 0,8 мм методом порошковой металлургии, с пористостью около.70%. Сварочный ток для контактов диаметром 14 мм составляет 16 кА.

Длительность пайки устанавливают в пределах 1-1,4 с, проковки 1,5-2 с. Рабочую поверхность после пайки выравнивают с остаточными неровностями, высота которых не превышает 0,03 ммл При проведении испитаний на определение качества паяного шва площадь припоя по отношению к сопрягаемой площади контакта составляет не менее 0,85, усилие среза по паянному шву - не менее 0,9 прочности композиции контакта, что соответствует ОСТ 16 0.686.126-81. Износостойкость восстановленных контактов составляет не менее 80% износостойкости новых контактов.

При использовании припоев с пористостью, меньшей предлагаемой или при изменении временных режимов пайки наблюдаются непропаи площадью более 40%. оплавления поверхностного слоя, прилипание контактов к сварочному электроду.

Использование предлагаемого способа восстановления контактов при проведении ремонтов контактных коммутационных аппаратов позволяет, по сравнению с

известными технологиями ремонта и восстановления, предусматривающими замену пришедших в негодность серебросодержа- щих контактов новыми, сэкономить определенную часть драгоценных металлов и полностью использовать ресурс контактов.

Формула изобретения Способ восстановления контактов низковольтных электрических аппаратов, включающий крепление к контактодержателям посредством пайки на машинах точечной контактной сварки, отличающийся тем, что, с целью стабилизации геометрических размеров контактов, повышения износостойкости контактов и прочности паяного шва, используют пришедшие в негодность

0

контакты на подложке из цветного металла с шероховатостью рабочей поверхности не более 300 мкм, которые устанавливают на припой толщиной 0,6 - 0,8 мм пористостью 60-80%, изготовленный методом порошковой металлургии, а пайку проводят при длительности протекания импульса тока пайки, равной 1,8 - 2,2 от времени пайки контактов с гладкой рабочей поверхностью шероховатостью не более 20 мкм.

Изобретение относится к технологиям восстановления контактов низковольтных электрических аппаратов и может быть использовано преимущественно при восстановлении контактов высотой более 1 мм сильноточных коммутационных аппаратов. Цель изобретения - стабилизация геометрических размеров контактов, повышение износостойкости контактов и прочности паяного шва. Для этого по способу восстановления контактов низковольтных электрических аппаратов, включающему крепление контактов с контактодержателем посредством пайки на машинах точечной контактной сварки, используют пришедшие в негодность контакты на подложке из цветного металла с шероховатостью рабочей поверхности не более 300 мкм. сл