Keevitusmaterjalide disain ja mehhanism – madalpinge{0}}elektrikeevituskomponentide põhilüli

Tööstuslike elektrifitseerimis- ja automatiseerimistehnoloogiate arenedes suurenevad pidevalt nõuded madalpingeelektritoodete-ohutusele, stabiilsusele ja pikaajalisele töökindlusele. Põhikomponendid, nagu kontaktsõlmed, termosõlmed, magnetsõlmed ja juhtivad ühendusstruktuurid, nõuavad püsiva sideme saavutamiseks stabiilseid metallühendustehnoloogiaid. Arvukate ühendusprotsesside hulgas kasutatakse elektriühenduste valmistamisel laialdaselt kõvajoodis- ja keevitustehnoloogiaid nende töökindluse ja kohanemisvõime tõttu. Näiteks põkkkeevitus ja takistuskeevitus on muutunud olulisteks tehnoloogilisteks alusteks elektrikomponentide valmistamisel.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Madal-elektrilistes lülitisüsteemides mõjutavad sellised probleemid nagu kontaktide läbipõlemine-, hõbedase kontakti eraldumine ja suurenenud kontakttakistus otseselt toote kasutusiga ja ohutust. Asjakohane statistika näitab, et kui keevituskvaliteet on ebapiisav, võib kontaktmaterjalide läbipõlemismäär suureneda- 2–3 korda, mis toob kaasa toote eluea olulise lühenemise. Seetõttu muutub keevitamise kvaliteet samadel tootekujundustingimustel sageli seadmete töökindlust määravaks võtmeteguriks. Keevitusprotsess, keevitusmaterjalid, alusmaterjali omadused ja seadmete võimalused määravad ühiselt lõpliku kvaliteedi, mille hulgas on eriti oluline keevitusmaterjalide disain ja valik. Paljud elektriühendusstruktuurid, nagu kõvajoodisega elektrikontaktid, põhinevad stabiilsetel kõvajoodismaterjalidel, et tagada pikaajaline usaldusväärne töö.

 

Jooteaine toimib keevitussüsteemis sillana alusmaterjali ja põhimiku vahel, võimaldades erinevate materjalide vahel metallurgilist sidet. Tänu suhteliselt madalale jootmistemperatuurile ja sobivusele keeruliste konstruktsioonide ja erinevate materjalide ühenduste jaoks kasutatakse kõvajoodisjootmist laialdaselt madalpinge elektriseadmete tootmisel. Materjali vaatenurgast võib joodised liigitada mitmesugusteks süsteemideks, nagu hõbe-põhine ja vask-, ning füüsilise vormi järgi võib need jagada tahke-, pulber- ja pastajoodisteks. Erinevad elektritooted, nagu elektrilised kontaktsõlmed, nõuavad sageli sobivate jootesüsteemide valimist nende töövoolu, temperatuuritingimuste ja mehaanilise struktuuri alusel.

 

Tegeliku keevitamise ajal võivad keevisõmbluses tekkida defektid, nagu poorsus, praod ja räbu, mis nõrgendavad keevisliite mehaanilist tugevust ja juhtivust. Näiteks vasest aluspinda kõvajoodisega jootvate hõbedaste kontaktide puhul tekib keevitamise kuumutamise käigus vase pinnal kergesti oksüdatsioon. Kui oksüdatsioonireaktsiooni ei kontrollita tõhusalt, ühineb vask hapnikuga, moodustades vaskoksiidi, mis keevisõmbluse tahkumisel moodustab madala -sulamistemperatuuriga-eutektilise struktuuri, mis jaotub piki vase terade piire, vähendades seega liite üldist tugevust. Sarnased probleemid võivad esineda ka mõnedes projektsioonkeevitusühendustes, mistõttu on joote- ja keevituskeskkonna juhtimine ülioluline.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Keevisõmbluse poorsuse peamised põhjused on tihedalt seotud materjalide termofüüsikaliste omadustega. Nii hõbedal kui ka vasel on kõrge soojusjuhtivus. Kui keevisvann jahutusfaasis kiiresti tahkub, väheneb gaaside lahustuvus basseinis kiiresti ja algab sade. Kui gaasid ei suuda enne tahkumist õigel ajal välja pääseda, tekivad keevisõmbluse sees poorsusstruktuurid. Seda tüüpi probleem nõuab hõbedase jootmisega elektrikontaktide valmistamisel erilist tähelepanu, kuna keevitusvead mõjutavad voolu ülekandevõimsust ja pikaajalist{4}}töökindlust.

 

Hõbedaste kontaktide keevitamisel vasest aluspinnale võivad sulamistsoonis tekkida ka kuumad praod. Peamisteks põhjusteks on vase suur lineaarpaisumise koefitsient, tahkumisel tekkiv Cu+Cu₂O eutektiline struktuur ja lisandite eraldumine alusmaterjalis terade piiridel. Nende tegurite koosmõju võib põhjustada pinge kontsentratsiooni keevisõmbluse piirkonnas, mille tulemuseks on pragude teke. Mõnede keevitatud elektriliste kontaktosade puhul võivad need praod otseselt mõjutada elektriseadmete tööstabiilsust.

 

Erinevatest jootesüsteemidest kasutatakse vase ja vasesulamite ühendamiseks laialdaselt fosforit{0}}sisaldavaid vaske-. Fosforit{3}}sisaldavatel joodistel on head voolavus ja isesoodus{4}}omadused, kuid neil on ka mõningane rabedus. Seetõttu tuleb materjali kujundamisel leida tasakaal voolavuse ja liigeste sitkuse vahel. Paljud jootesüsteemid, mida kasutatakse kõvajoodisega hõbedast kontaktsõlmede jaoks, nõuavad koostise optimeerimist, et parandada keevisõmbluse üldist töökindlust.

 

Fosforil on jootesüsteemides kaks peamist rolli. Esiteks, vastavalt Cu-P faasidiagrammile, kui fosforisisaldus saavutab teatud proportsiooni, võivad vask ja fosfor moodustada madala -sulamistemperatuuriga-eutektilise struktuuri, mis vähendab oluliselt joote sulamistemperatuuri ja parandab keevisõmbluse voolavust. Kuid Cu₃P on tüüpiline rabe faas ja selle sisaldus suureneb fosforisisalduse suurenemisega. Seetõttu on keevisliidese liigse rabeduse vältimiseks vajalik fosforisisalduse range kontroll. Vasest hõbedaga keevitatud kontaktide teatud rakendustes on see koostise juhtimine eriti oluline.

 

Teiseks on fosforil keevitusprotsessi ajal ka teatud määral isesoodet{0}}. Kõrge -temperatuuri tingimustes võivad vaskoksiidid reageerida fosforiga, moodustades oksiide, takistades seeläbi vase pinna edasist oksüdeerumist. See reaktsioon võib moodustada kaitsva vedela oksiidikihi, hoides alusmaterjali pinna aktiivsena ja hõlbustades joote niisutamist ja difusiooni. See omadus muudab fosforit{5}}sisaldavad joodised vaskmaterjalide ühendamisel väga väärtuslikuks ja neid kasutatakse laialdaselt sellistes struktuurides nagu hõbedase otsaga elektrikontaktid.

 

Siiski on oluline märkida, et fosforit{0}}sisaldavatel joodistel on väävlit-sisaldavas keskkonnas nõrk korrosioonikindlus, halb märguvus raua-põhiste materjalidega ja võivad moodustada hapraid ühendeid. Seetõttu tuleb terase või raua -sisaldavate sulamite keevitamisel valida konkreetsete asjaolude põhjal alternatiivsed jootesüsteemid. Kõrget töökindlust nõudvate kohandatud elektriliste kontaktkomponentide puhul on joodisega ühilduvuse hindamine eriti oluline.

 

Seoses jootekompositsiooni optimeerimisega võib väikestes kogustes legeerivate elementide lisamine oluliselt parandada keevisühenduse mikrostruktuuri. Näiteks võivad teatud legeerivad elemendid alandada sulami sulamistemperatuuri, suurendada eutektilise struktuuri osakaalu ja muuta Cu₃P faasi morfoloogiat, muutes selle plokk- või dendriitstruktuurist peeneks osakesteks, parandades seeläbi vuugi sitkust ja plastilisust. Seda materjalidisaini lähenemisviisi on laialdaselt kasutatud jaotusseadmete suure-kindlusega AgCu kontaktisõlmede puhul.

 

Keevisliidese struktuuri vaatenurgast koosneb tüüpiline kõvajoodisliide tavaliselt kolmest osast: liideskihist, difusioonikihist ja jääkkihist. Liidesekiht koosneb peamiselt legeerivate elementide ja alusmaterjali vahele moodustatud metallurgilisest sidekihist; difusioonikiht koosneb peamiselt vase{1}}põhisest tahkest lahusest, mis sisaldab fosforit ja legeerivaid elemente; ja jääkkiht võib sisaldada hajutamata Cu₃P eutektilist struktuuri. Keevisõmbluse tugevuse parandamiseks on vaja vähendada jääkkihi paksust ja optimeerida eutektilist struktuuri läbi materjali disaini. See mikrostruktuuri juhtimine on otsustava tähtsusega paljude keeruliste kullaga kaetud või hõbedaga{4}}elektriliste kontaktide komplektide jaoks.

 

Lisaks jootekompositsiooni disainile on keevisõmbluse kvaliteedi tagamisel oluline tegur ka väga aktiivne räbustik. Sobiv räbustik võib eemaldada alusmaterjali pinnalt oksiidid, parandada jootemärguvust ja vältida metallsubstraadi korrosiooni. Hästi-konstrueeritud räbustisüsteem tagab sujuva, tiheda ja täieliku keevisõmbluse struktuuri, suurendades veelgi keevisõmbluse töökindlust. Seda tüüpi protsesse leidub tavaliselt automatiseeritud keevitusprotsessides, nagu ahjujootmine või takistusjootmine.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Madalpingeelektritehnoloogia pideva arendamisega{0}}on elektriseadmete projekteerimisel pidevalt kasutusele võetud uusi materjale ja konstruktsioone, mis seab keevitamise töökindlusele kõrgemaid nõudmisi. Alates jootekujundusest kuni keevitusprotsessi juhtimise ja liidese mikrostruktuuri optimeerimiseni viib materjaliteaduse ja tootmistehnoloogia sünergiline areng pidevalt edasi elektriühenduste tehnoloogiat.

 

Praktilistes tööstuslikes rakendustes ei pikenda stabiilne ja töökindel keevitustehnoloogia mitte ainult elektritoodete eluiga, vaid vähendab oluliselt ka seadmete hoolduskulusid. Masstoodetud hõbedase jootmiskontakti tehase/OEM-toodete puhul on keevitusmaterjalide kavandamisest ja protsesside optimeerimisest saanud toote kvaliteedi tagamise oluline alus.

 

 

Kaasaegsetes elektriseadmetes on väga töökindlad keeviskonstruktsioonid muutunud kontaktkomponentide valmistamise oluliseks aluseks. Alates hõbedast kontaktjootmisest kuni vase{1}}põhiste juhtiva struktuuriga ühendusteni, erinevat tüüpi hõbedast{2}}jootmisega elektrikontaktideni jaVasest hõbedast keevitatud kontaktidkasutatakse laialdaselt releedes, kaitselülitites, kontaktorites ja lülitusseadmetes. Läbi arenenud protsesside, nagu põkkkeevitus, takistuskeevitus, eenduv keevitamine ja ahjujootmine, saab toota stabiilseid ja töökindlaid joodetud elektrikontakte ja keerulisi kohandatud elektrikontaktide komponente.

 

Toitelülitite ja tööstuslike elektriseadmete vajadusteks pakuvad spetsialiseerunud tootjad tavaliselt terviklikke tootelahendusi, sealhulgas elektrikontaktide komplekte, hõbedase otsaga elektrikontakte ja lülitusseadmete AgCu kontaktikomplekte. Need suure jõudlusega-elektrilised kontaktkomponendid tagavad juhtivuse, täites samal ajal rakenduse kõrge töökindluse ja pika kasutusea nõudeid.