Kirish
Temir yo'l signal o'rni - signalni boshqarish davrlarini yopish yoki ochish uchun ishlatiladigan maxsus kalitlar. Ular temir yo'l tizimini jihozlashning asosiy qismlaridan biridir. Shu sababli, o'rni mahsulotlarining elektr hayoti va ishonchliligi har doim dizaynerlar va foydalanuvchilar uchun dolzarb mavzu bo'lib kelgan. Tadqiqotchilar o'rni ishdan chiqish mexanizmi bo'yicha ko'plab tadqiqotlar o'tkazdilar. Sanoat ilovalari va sinov statistik ma'lumotlariga ko'ra, kommutatsiya harakati paytida hosil bo'lgan kontaktli materialni payvandlash uning asosiy ishlamay qolish usullaridan biri ekanligi aniqlandi.
QattiqMis kontaktlario'rni aloqa tizimidagi eng muhim komponentlardan biri hisoblanadi, shuning uchun ularning payvandlashga qarshi ishlashi o'rni ishonchliligi va xizmat qilish muddatiga bevosita ta'sir qiladi. Kontaktli materialni payvandlash deganda ikkita qutbning kontakt materiali issiqlik manbai ta'sirida mahalliy darajada tez isitiladi va eritiladi, so'ngra ikkita qutbni biriga ulash uchun tez sovutiladi va qotib qoladi va tashqi qayta tiklash bilan ajratilmaydi. kuch. Odatda statik payvandlash va dinamik payvandlashga bo'linadi. Statik payvandlash kontaktni yopish paytida oqimning termal ta'siridan kelib chiqadi. Haqiqiy ishda bu juda kam uchraydi. Yopish yoki o'chirish jarayonida yoyning chiqishi natijasida hosil bo'ladigan issiqlik tufayli aloqa materiallari bir-biriga payvandlangan dinamik payvandlash hodisasi kontaktning buzilishining asosiy sababidir.
Kontakt kontaktlarning zanglashiga olib ketganda hosil bo'ladigan yoy dinamik payvandlashni boshlash uchun kalit hisoblanadi. Ark energiyasi kontakt materialining eritilgan maydon hosil qilish uchun qisman erishiga olib keladi va keyin eritilgan maydonning tez qotib qolishi kontaktning aloqa qismida chok hosil qilishi mumkin. Payvandlash kuchi sindirish kuchidan kattaroq bo'lsa, kontakt materialining dinamik payvandlashi hosil bo'ladi. Odatda kontakt materialining payvandlash kuchi qanchalik katta bo'lsa, materialning payvandlashga chidamliligi shunchalik yomon bo'ladi, deb ishoniladi. Muayyan dastur sharoitida kontakt materialining payvandlash qarshiligi uning tarkibi, tuzilishi, qarshiligi, issiqlik o'tkazuvchanligi va boshqa xususiyatlari bilan chambarchas bog'liq. Bir tomondan, u yoyning paydo bo'lishi va intensivligiga ta'sir qiladi, boshqa tomondan esa payvandlash jarayoniga va payvandlash kuchining o'lchamiga ta'sir qiladi.
Odamlar AgCdO, AgSnO2 va AgCuO kabi kumush metall oksidi bilan aloqa qiladigan materiallarning payvandlash harakati bo'yicha keng qamrovli va chuqur tadqiqotlar o'tkazdilar va taklif qilingan payvandlash modellari va nazariyalari. Ushbu turdagi materiallarning asosiy dizayn g'oyasi shundaki, kumush elektr va issiqlikni o'tkazish uchun oqim o'tkazuvchi faza rolini o'ynaydi va oksid kabi erimaydigan faza erigan fazaning yopishqoqligini oshirish uchun stabilizator yoki parchalanuvchi sifatida ishlaydi. yoy energiyasini iste'mol qilish. Biroq, quvvatning oshishi bilan yangi o'rni kontakt materiallarining payvandlashga qarshi ishlashi uchun yuqori talablarni qo'ydi. An'anaviy aloqa materiallari endi talablarga javob bera olmaydi va kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallari mukammal ishlashi tufayli ko'proq e'tiborga sazovor bo'ldi. Kumush bilan singdirilgan grafit bilan aloqa qilish materiallari odatda oqim o'tkazuvchi faza sifatida grafit skeletiga singdirilgan kumushni o'z ichiga oladi va eriydigan faza sifatida grafit eritilgan hovuz hajmini cheklashi va yoy energiyasini iste'mol qilishi mumkin. Biroq, kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallari bo'yicha tadqiqotlar chuqur emas, ayniqsa, ularning payvandlash harakati bo'yicha tadqiqotlar kamdan-kam xabar qilinadi. Shu sababli, ushbu tadqiqot turli xil oqim va kuchlanishlarda to'rtta kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallarining dinamik payvandlash harakatlarini o'rganish uchun payvandlash sinov qurilmasidan foydalangan va kontaktlarning sirt morfologiyasi va mikro tuzilishini muntazam ravishda kuzatgan va tavsiflagan. Qiyosiy tahlil orqali, payvandlashga qarshi mukammal ishlashga ega bo'lgan kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallari tanlab olindi.
1. Tajriba
1.1 Kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallarining ishlashi va strukturaviy tavsifi
Kumush singdirilgan grafit seriyali elektrMis perchinlarmateriallar issiq izostatik presslash usuli bilan turli xil g'ovaklik va g'ovak tuzilishiga ega grafit matritsasi yordamida tayyorlangan. Materiallarning ishlash ko'rsatkichlari 1-jadvalda ko'rsatilgan. Kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallarining mikro tuzilishi va termoyadroviy payvandlash samaradorligi testidan so'ng sirt morfologiyasi kuzatilgan va metallografik mikroskop va skanerlash elektron mikroskop bilan tavsiflangan.
1.2 Payvandlash samaradorligini tekshirish va ma'lumotlarni yig'ish
To'rt turdagi kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallari 3,5 mm × 4,1 mm ishchi yuzasi bilan statik kontaktlarga ishlangan. Ular metall kumushdan yasalgan elektr mis perchinlar bilan birlashtirildi. Harbin texnologiya instituti tomonidan ishlab chiqilgan payvandlash kuchi sinov qurilmasi yordamida 80 A dan 100 A gacha bo'lgan yuk oqimi va mos keladigan kuchlanish 80 V dan 100 V gacha bo'lgan sharoitda kontakt materiallarining payvandlash ko'rsatkichlari sinovdan o'tkazildi (1-rasmga qarang). Sinov jarayonida kontakt yuzasining dastlabki holatda bo'lishini ta'minlash uchun har bir sinov uchun yangi kontakt ishlatilgan. Kontaktni yopish jarayonida kuchlanish, oqim va kontakt kuchi signallari KEYSIGHT DSOX3024T ko'p kanalli osiloskop yordamida to'plangan.
Sinov qurilmasida statik elektr misPerchinli kontaktlaraylanuvchi moslamaga o'rnatiladi va aylanadigan armatura izolyatsion o'rindiq orqali kuch sensorining harakatlanuvchi uchiga o'rnatiladi. Quvvat sensorining statik uchi o'rnatish o'rindig'i orqali tekislik yo'nalishi bo'yicha o'rnini sozlashi mumkin bo'lgan sozlash slaydida o'rnatiladi. Kuch sensori kontakt bosimi va payvandlash kuchini olish uchun statik kontaktning kuch holatini to'playdi. Qamish izolyatsion mahkamlangan o'rindiqga o'rnatiladi va yopish harakatini bajarish uchun sinovdan o'tkaziladigan statik kontaktni surish uchun harakatlantiruvchi elektromagnitga tayanadi. Haydash elektromagniti o'chirilgandan so'ng, u uzilish uchun o'zining qattiqligini tiklashga tayanadi. Haydash elektromagnitining zarbasi sobit bo'lganligi sababli, ushbu qurilma harakatlantiruvchi elektromagnit o'rnini sozlash orqali kontaktlar orasidagi aloqa kuchini o'zgartiradi. Sinov vaqtida lazerli joy almashish sensori kontakt zarbasini kuzatish uchun qamishning o'zgarishini o'lchash uchun ishlatiladi. Yuqoridagi qismlarning sobit uchlari har bir qismning nisbiy holati barqaror bo'lishini ta'minlash uchun poydevorga o'rnatiladi. Sinov vaqtida elektromagnit birinchi navbatda harakatlanuvchi kontaktni va statik kontaktni ma'lum bir tezlikda yuk bilan yopish uchun harakatga keltiradi, so'ngra yukning quvvat manbaini uzib qo'yadi va yopiq kontaktlarni asta-sekin ajratish uchun slaydni sozlash uchun kuch sensorini harakatga keltiradi.
Kontaktni ajratish jarayonida kontakt kuchini o'zgartirish egri chizig'i 2-rasmda ko'rsatilgan. Dastlabki holatda yopiq holatda bo'lgan kontaktlar ma'lum bir bosim ostida aloqani saqlab turadi; slaydni harakatga keltirganda, kontakt kuchi B nuqtadan asta-sekin kamayadi va E nuqtasida 0 gacha kamayadi va harakatlanuvchi va statik kontaktlar ajrala boshlaydi; agar kontaktlar o'rtasida payvandlash bo'lmasa, kontaktlar to'g'ridan-to'g'ri ajralib chiqadi va kontakt kuchi 0 bo'ladi. Kontaktlar o'rtasida payvandlash mavjud bo'lsa, aloqa kuchi pasayishda davom etadi va statik kontaktdagi kuch bosimdan kuchlanishgacha o'zgaradi; nuqta W - payvandlashga ega bo'lgan kontaktlarning ajrala boshlagan holati va bu vaqtda kuchlanish qiymati maksimal darajaga etadi; keyin kontaktning payvandlash maydoni tezda ajralib chiqadi, payvandlash kuchi tez kamayadi va u S nuqtada to'liq ajratiladi. Butun payvandlash jarayoni davomida harakatlanuvchi va statik kontaktlardan oldin minimal dinamik aloqa kuchi o'rtasidagi farq aloqada bo'lmagan (W nuqtasi) va ajratilgandan keyin dinamik aloqa kuchi (S nuqtasi) kontakt materiali payvandlashdan so'ng maksimal payvandlash kuchidir.
2 Natijalar va muhokama
2.1 Kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallarining mikro tuzilishi
Kumush bilan singdirilgan grafitning metallografik fotosurati Mis KumushRivet bilan bog'laningmaterial 3-rasmda ko'rsatilgan, bu erda yorqin oq maydon metall kumush va kulrang-qora maydon grafit matritsasidir. Issiq izostatik presslash kumush singdirish jarayoni grafit matritsasining teshiklarini metall kumush bilan to'liq to'ldirishi va tarmoqqa o'xshash metall kumushning o'zaro bog'langan tuzilishini yaratishi mumkin. Biroq, grafit matritsasining g'ovak tuzilishi va g'ovakliligidagi farqlar tufayli, to'rtta kumush bilan singdirilgan grafit aloqa materiallarining mikro tuzilmalari sezilarli darajada farq qiladi: AgC (30) materialining grafit matritsasining gözenek hajmi nisbatan bir xil, va metall kumush maydonining o'lchami o'nlab mikronga teng; AgC (40) materialida 100 mkm dan katta o'lchamli metall kumush maydonlar mavjud; va AgC (50) va AgC (60) materiallarida 10 mkm dan kam bo'lgan ko'plab metall kumush joylari mavjud.
Kumush bilan singdirilgan grafitli aloqa materiallarining mikro tuzilishidagi farq ularning ishlash farqlarining kalitidir. Xususan, uglerod miqdori oshgani sayin, AgC (60) AgC (30) dan 16 baravar ko'proqqa etadi, bu oqim o'tkazuvchi faza sifatida metall kumush tarkibining kamayishi bilan bog'liq. Biroq, materialning o'tkazuvchanlik xususiyatlari metall kumushning tarkibi bilan teng mutanosib munosabatga ega emas. Shuning uchun kumush bilan singdirilgan grafit aloqa materialining o'tkazuvchanlik xususiyatlari metall kumush va grafitning sinergik ta'sirining natijasidir va grafit materialining o'tkazuvchanlik xususiyatlari va gözenek tuzilishi bilan chambarchas bog'liq.
2.2 Kumush singdirilgan grafitli aloqa materiallarini payvandlash ko'rsatkichlari
Kumush singdirilgan grafitli kontaktli materiallarning payvandlash kuchining oqim bilan o'zgarishi 4-rasmda ko'rsatilgan. to'rtta aloqa materiallaridan. Oqim 90 A ga oshganda, AgC (60) 0,8 × 10-3 N ga teng payvandlash kuchi bilan payvandlash hodisasini ko'rsatadi. Oqim 95 A ga yetganda, barcha to'rtta aloqa materiallari payvandlash hodisasini ko'rsatadi, lekin payvandlash kuchi kattalikda va bosqichma-bosqich joylashtirilgan. Oqim 100 A ga oshganda, AgC30 ning payvandlash kuchi 1,5×10-3 N ga etadi, AgC(60) ning payvandlash kuchi esa 6,61×10-3 N ga oshadi.
5-rasmda 100 A oqimdagi termoyadroviy payvandlashdan keyin kumush bilan singdirilgan grafitli mis elektr kontaktlarining to'rtta sirt morfologiyasi ko'rsatilgan. 5-rasmdan ko'rinib turibdiki, barcha materiallarning yoy eroziyasi maydoni qora rangda. markazda va oq chekkada, lekin har xil materiallarning eroziya maydonining o'lchami va mikro tuzilishi har xil. Yoy bilan eroziyalangan AgC (30) sirtining maydoni eng kichik bo'lib, diametri taxminan 0,943 mm. Chet - bu markaziy hududdagi metall kumushning yoy ta'sirida erishi va dinamik termoyadroviy payvandlash jarayonida aloqa nuqtasi atrofida sochilishi natijasida hosil bo'lgan kumush zarralari. Ag miqdori kamayishi bilan, purkalgan kumush zarrachalarining hajmi asta-sekin kamayadi. Ikkilamchi eroziya maydoni AgC (50) yoy eroziya maydonining markazida paydo bo'la boshlaydi. AgC (60) yuzasida ikkilamchi eroziya maydoni aniqroq bo'lib, materialning ichki qismiga aylanadi. Bu dinamik termoyadroviy payvandlash jarayonida, ya'ni teskari dinamik termoyadroviy payvandlash jarayonida bir nechta yoy eroziyasi hodisalari sodir bo'lganligini ko'rsatadi.
Payvandlash kuchi materialda eriydigan va sovutish jarayonida bir-biriga bog'langan metall kumushning tasavvurlar maydoniga mutanosibdir. Oqim kuchayishi bilan yoy eroziyasi maydoni oshadi va bu hududda eritilgan kumush miqdori ortadi. Shuning uchun, sovutish jarayonida bir-biriga bog'langan metall kumushning kesishish maydoni ham ortadi va shunga mos ravishda payvandlash kuchi ortadi. Biroq, kamonning paydo bo'lishi va mustahkamligi materialning mikro tuzilishi va xususiyatlari bilan chambarchas bog'liq. Kengaytirilgan o'tkazuvchanlik yoy tomonidan hosil bo'ladigan kuchlanishni oshiradi. Shuning uchun, 90 A ga to'g'ri keladigan 90 V kuchlanish sharoitida faqat eng yuqori qarshilikka ega AgC (60) payvandlash hodisasiga ega. Metall kumushni ajratuvchi grafitning kattaligi ta'siri aloqa yuzasida yoyning taqsimlanishiga ta'sir qilishi mumkin. Shu bilan birga, grafit oksidlanishi natijasida hosil bo'lgan CO2 ning tozalash effekti yoy taqsimotiga ta'sir qilishi va yoy intensivligini kamaytirishi mumkin. Ushbu ikki ta'sirning materialning issiqlik o'tkazuvchanligi bilan birga kamon taqsimoti va kuchiga qo'shma ta'siri keyingi tizimli tadqiqotlarni talab qiladi. Hozirgi tadqiqot natijalari shuni ko'rsatadiki, grafitning g'ovakliligi va g'ovak hajmining kamayishi payvandlashga qarshi ish faoliyatini yaxshilamaydi. Kumush massa ulushi 40% dan kam bo'lsa va g'ovak hajmi 10 mkm dan kam bo'lsa, payvandlash hodisasi pastroq oqim sharoitida sodir bo'ladi va payvandlash kuchi 3 barobardan ko'proq oshadi.
Adabiyot tadqiqotlariga ko'ra, AgCuO kontakt materialining payvandlash kuchi 12 V kuchlanishda va 10 A dan 25 A gacha bo'lgan oqimda {0}},2 N dan 0,4 N gacha. Ushbu eksperimental sharoitda sinovdan o'tgan kalit materiali uchun kumush bilan singdirilgan grafit mis kumush kontaktining dinamik payvandlash kuchi 0,01 N dan past, bu an'anaviy AgMeO kontakt materialining payvandlash kuchidan 2 baravar pastroqdir. Shuning uchun, AgMeO kontakt materiali bilan solishtirganda, kumush bilan singdirilgan grafit kontakt materiali yuqori dastlabki payvandlash oqimiga va juda past payvandlash kuchiga ega va mukammal payvandlashga qarshi ishlashga ega bo'lgan elektr kontaktli materialdir. Payvandlash kuchi va yoy eroziyasi maydoni morfologiyasining qiyosiy tahlili shuni ko'rsatadiki, AgC (30) payvandlashga qarshi eng yaxshi ko'rsatkichga ega.
3 Xulosa
(1) Kumush bilan singdirilgan grafit kontaktli materialning dastlabki payvandlash oqimi 9 0 A, payvandlash kuchi esa 0,01 N dan kam, bu payvandlashga qarshi mukammal ishlashga ega.
(2) Xuddi shu kumush bilan singdirilgan grafit kontaktli material uchun oqim kuchayishi bilan payvandlash kuchi ortadi. Aloqa oqimini kamaytirish payvandlash kuchini kamaytirishi mumkin va shu bilan uning payvandlashga qarshi ish faoliyatini yaxshilaydi.
(3) Kumush bilan singdirilgan turli xil grafitli aloqa materiallari uchun payvandlash kuchi uglerod miqdori ortishi bilan ortadi, bu uning grafit matritsasining tuzilishi va xususiyatlari bilan chambarchas bog'liq. Ushbu tadqiqotda AgC (30) materiali payvandlashga qarshi eng yaxshi ko'rsatkichga ega.
mahsulotlarimiz
Elektr misPerchinli kontaktlara'lo darajada ishlashga ega bo'lgan aloqa mahsulotidir.Birinchi navbatda, mis mixlar yuqori sifatli sof misdan tayyorlanadi va mukammal elektr va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Elektron asbob-uskunalar, elektr tizimlari va boshqalar sohalarida yagona mis mixlar oqim va issiqlikning samarali uzatilishini ta'minlashi va uskunaning barqaror ishlashini ta'minlashi mumkin. Ikkinchidan, mis tirnoqlari korroziyaga mukammal qarshilik ko'rsatadi. Nam muhitda yoki turli xil kimyoviy moddalar bilan aloqada bo'ladimi, mis tirnoqlari barqaror ishlashini saqlab turishi mumkin, zanglash va shikastlanish oson emas va xizmat muddatini sezilarli darajada uzaytiradi.
