Spájkované strieborné kontakty vo vysokonapäťových{0}iističoch: lepenie materiálu a odolnosť voči oblúku

Spájkovaná strieborná kontaktná zostava kombinuje striebornú{0}}kontaktnú hlavu s medenou podperou prostredníctvom metalurgicky spájanej spájkovacej vrstvy. V prípade vysokoprúdových ističov výber materiálu kontaktu, teplota spájkovania, geometria spoja, pokrytie-oblasť spoja a kontrola po-spájkovaní priamo ovplyvňujú odpor kontaktu, zvýšenie teploty, mechanickú retenciu a-eróziu oblúka.

V prípade MCCB a iných vysokoprúdových spínacích štruktúr nie je technickým cieľom iba strieborný-kontaktný povrch. Kompletná zostava musí udržiavať prúdovú dráhu s nízkym-odporom a zároveň odolávať opakovanej energii oblúka, tepelnému cyklovaniu a mechanickému zaťaženiu na kontaktnom rozhraní.

Kontaktné materiály AgWC a AgC pre expozíciu oblúkom

Počas prerušenia je kontaktná plocha vystavená lokálnemu ohrevu, prichyteniu oblúka, prenosu materiálu a opakovanému tepelnému cyklovaniu. Systémy AgWC a AgC sa preto zvažujú, keď aplikácia vyžaduje tvrdšiu kontaktnú fázu ako čisté striebro.

Skutočné zloženie by sa malo vyberať podľa menovitého prúdu, napätia, prerušenia skratu-, frekvencie spínania a geometrie kontaktov, a nie podľa samotného názvu materiálu.

Pre kontaktný systém MCCB nie je možné kontaktnú hlavu vyhodnotiť nezávisle od medenej podpery. Kontaktný materiál s dobrou odolnosťou voči oblúku môže stále spôsobiť predčasné zlyhanie zostavy, ak spájkované rozhranie obsahuje dutiny, nedostatočné zmáčanie alebo nedostatočnú oblasť spoja.

Kontaktný odpor a tepelný nárast pri skúšobných podmienkach IEC 60947

Kontaktný odpor je ovplyvnený stavom povrchu, kontaktným tlakom, tvrdosťou materiálu, geometriou kontaktu a návrhom prúdovej dráhy. Nízka počiatočná hodnota odporu je užitočná len vtedy, keď zostane stabilná po tepelnom a elektrickom cyklovaní.

Pre riadenie výroby by inžinierske tímy mali definovať merateľné akceptačné kritériá pre:

• Kontaktný odpor v mΩ pri špecifikovanom skúšobnom prúde.
• Zvýšenie teploty kontaktu pod menovitý prúd.
• Rozmerová tolerancia kontaktnej{0}hlavy v mm.
• Pokrytie spájkovaného spoja a zistiteľná oblasť dutín.
• Mechanická pevnosť v šmyku v MPa.
• Tvrdosť povrchu alebo mikro{0}tvrdosť v HV, ak je to možné.

Špecifikácia dodávateľa by preto mala identifikovať skúšobnú metódu, miesto merania, aplikovaný prúd a akceptačný limit, a nie uvádzať len všeobecné vyhlásenie, ako napríklad „nízky odpor“.

Spájkovaný spoj vs. nitovaný spoj pre vysoko-aktuálne kontakty

Spájkovanie a nitovanie vytvárajú rôzne mechanické a elektrické rozhrania. Nitovaný kontakt závisí od mechanickej deformácie a kontrolovaného kontaktu medzi komponentmi, zatiaľ čo spájkovanie vytvára metalurgický spoj cez spájkovaciu výplňovú zliatinu.

Spájkovaná štruktúra môže poskytnúť súvislú spojenú oblasť pod kontaktnou hlavou, ale len vtedy, keď je spoj správne navrhnutý. Dodávateľ by mal kontrolovať vôľu spájkovania, distribúciu-kovu, rýchlosť ohrevu, špičkovú teplotu a podmienky chladenia.

Pri nitovaní sa primárne premenné posúvajú smerom k priemeru drieku nitu, sile utláčania, výške hlavy, sústrednosti a zvyškovému mechanickému predpätiu.

Teplota spájkovania, zmáčanie a vôľa spojov

Proces spájkovania by sa mal stanoviť zo skutočného-kovového systému, a nie zo všeobecnej teploty pece.

Medzi dôležité procesné premenné patria:

• Rozsah topenia zliatiny plniva a teplota likvidu.
• Stav povrchu medi-pred spájkovaním.
• Kontaktujte-hlavu a oddelenie podpory.
• Vôľa spoja a vzdialenosť kapilárneho toku.
• Rýchlosť ohrevu a špičková teplota.
• Doba zdržania pri teplote spájkovania.
• Ochranná atmosféra alebo vákuum.
• Regulácia rýchlosti chladenia a skreslenia.

Pre kvalifikáciu výroby by sa mali použiť metalografické prierezy{0}} na potvrdenie, že zliatina výplne pretiekla cez zamýšľanú oblasť spoja bez nadmerného vyprázdňovania, neúplného zmáčania alebo nekontrolovanej intermetalickej tvorby.

Pevnosť v šmyku väčšia alebo rovná 150 MPa: Skôr dizajn testu ako marketingové tvrdenia

Hodnota pevnosti v šmyku-, ako je väčšia alebo rovná 150 MPa, by sa mala uvádzať len vtedy, keď je spojená s definovanou kombináciou materiálov, geometriou spoja a skúšobnou metódou. Číselný výsledok sa môže výrazne meniť v závislosti od priemeru kontaktnej-hlavy, hrúbky spájky, plochy prekrytia, prípravy vzorky a smeru vkladania.

Pre kvalifikáciu dodávateľa by záznam o skúške mal identifikovať:

Spoj, ktorý zlyhá vo vnútri základného materiálu a nie pozdĺž spájkovaného rozhrania, poskytuje odlišné technické informácie od zlyhania rozhrania. Záznamy kontroly kvality by preto mali dokumentovať miesto zlomeniny, nielen maximálne zaťaženie.

Geometria medi a elektrická vodivosť

Medená podpera poskytuje hlavný prúd-cestu za kontaktnou hlavou. Kvalita medi, prierez{2}}plocha, hrúbka podpery a geometria-zón spájkovania ovplyvňujú pokles napätia a zvýšenie teploty.

Ak je špecifikovaná elektrická vodivosť, špecifikácia nákupu by mala identifikovať druh medi a základ testu. Hodnota ako väčšia alebo rovná 85 % IACS by sa nemala prenášať medzi druhmi medi bez overenia.

Mechanická konštrukcia by mala tiež zabrániť nadmernej koncentrácii tepla okolo spájkovanej oblasti. Ostré zmeny sekcií, tenké podporné sekcie a nedostatočne kontrolované stopy spájkovania môžu počas prevádzky s vysokým prúdom-vytvárať lokálne teplotné gradienty.

Dizajn rozhrania AgWC/AgC: 0,01–0,05 mm Kontrola rozmerov

Kontaktná hlava a medená podpera musia zostať zarovnané počas spájkovania. V závislosti od veľkosti súčiastky a schopnosti procesu môžu byť kritické rozmery kontrolované v rozsahu ±0,01 mm až ±0,05 mm, ale skutočná tolerancia musí byť stanovená z výkresu konštrukcie ističa a zostavy-nahor.

Kľúčové rozmery zvyčajne zahŕňajú:

• Priemer kontaktnej-hlavy.
• Hrúbka kontaktnej-hlavy.
• Šírka a hrúbka podpery.
• Priemer spájkovacej-plochy.
• Kontakt-plochosť tváre.
• Sústrednosť medzi kontaktnou hlavou a podperou.
• Výška dokončenej montáže.

Kontrola rozmerov by sa mala vykonať po spájkovaní, pretože tepelné skreslenie môže zmeniť konečnú geometriu.

Chyby pri spájkovaní: prázdne miesta, nezmáčanie- a nesprávne zarovnanie

Najdôležitejšie chyby spájkovania sú vo všeobecnosti spojené s neúplným prietokom plniva, zachytením plynu, kontamináciou a nekontrolovaným ohrevom.

Riadený proces spájkovania by sa preto mal skombinovať s kontrolou rozmerov a nemal by sa považovať za izolovanú tepelnú operáciu.

Röntgenová/CT kontrola vnútorných defektov spájkovania

Vizuálna kontrola nedokáže spoľahlivo identifikovať vnútorné dutiny pod striebornou kontaktnou hlavicou. V prípade komponentov vysokoprúdových prerušovačov môže röntgen- alebo počítačová tomografia poskytnúť nedeštruktívny dôkaz o stave vnútorných kĺbov.

Špecifikácia inšpekcie by mala definovať:

• Oblasť inšpekcie.
• Minimálna zistiteľná veľkosť defektu.
• Maximálne povolené percento dutín alebo individuálna veľkosť dutín.
• Miesto prijatia.
• Vzorkovacia frekvencia.
• Rozlíšenie zariadenia.
• Identifikácia šarže.
• Formát správy o inšpekcii.

Preberacie limity musia byť dohodnuté s výkresom komponentu alebo plánom kvality. Všeobecný výrok „nula void“ nie je technicky užitočný, pokiaľ nie je definovaný aj prah detekcie.

Ultrazvukové a metalografické overenie

Ultrazvuková kontrola môže byť zvažovaná tam, kde geometria komponentov a kombinácia materiálov poskytujú dostatočné akustické spojenie a oddelenie signálu.

Pre kvalifikáciu procesu zostáva deštruktívna metalografia užitočná, pretože priamo odhaľuje:

• Spojte-kontinuitu vrstiev.
• Distribúcia plniva.
• Rozhranie reakčných zón.
• Pórovitosť.
• Trhliny.
• Neúplné zvlhčenie.
• Lokalizované prehriatie.

NDT a metalografia slúžia na rôzne účely. NDT podporuje skríning výroby bez zničenia komponentu; metalografia poskytuje podrobné dôkazy o-vývoji procesov z vybraných vzoriek.

Šmykové testovanie a analýza{0}}režimu zlyhania

Testovanie šmykom by malo pôsobiť na kontaktnú hlavu riadeným zaťažením, kým nedôjde k zlyhaniu rozhrania alebo k zlyhaniu-materálu.

Správa o skúške by mala obsahovať identifikáciu vzorky, dávku materiálu, oblasť spoja, maximálnu silu, vypočítané napätie, konfiguráciu zaťaženia a miesto zlomu.

Napríklad:

Šmykové napätie (MPa)=Maximálne šmykové zaťaženie (N) ÷ Efektívna lepená plocha (mm²)

Ak sa efektívna oblasť spoja nemeria konzistentne, údaje o šmykovej{0}}pevnosti z rôznych geometrií komponentov nemožno priamo porovnávať.

AgWC/AgC materiálová certifikácia a evidencia šarží

V prípade automobilových -vysokonapäťových spínacích komponentov{1}} by vysledovateľnosť materiálu mala siahať od vstupnej suroviny až po hotovú montáž.

Riadený záznam môže zahŕňať:

• Kontaktná-trieda materiálu.
• Obsah striebra alebo deklarované zloženie.
• Špecifikácia karbidu volfrámu alebo uhlíkovej fázy.
• Trieda medi.
• Prídavný-kov.
• Dodávateľ-surovín.
• Číslo šarže.
• Dátum výroby.
• Identifikácia spájkovacieho zariadenia.
• Teplotný profil spájkovania.
• Identifikácia operátora alebo produkčnej-linky.
• Výsledok NDT.
• Výsledok rozmerovej kontroly.
• Výsledok mechanického testu.

Systémy kvality ISO 9001 a IATF 16949 môžu poskytnúť rámec pre procesnú kontrolu a sledovateľnosť, zatiaľ čo skutočné kritériá akceptácie komponentov by mali zostať špecifické pre produkt-.

Súlad s RoHS a REACH materiálov

Súlad materiálu by sa mal zdokumentovať prostredníctvom kontrolovaných vyhlásení av prípade potreby laboratórnych testov.

Pri obstarávaní by mal dodávateľský balík rozlišovať medzi:

• Deklarácia zloženia materiálu.
• Dokumentácia o súlade RoHS.
• vyhlásenie o stave látky podľa nariadenia REACH-.
• Vstupný certifikát materiálu.
• Sledovateľnosť výrobných-šarží.
• Zápis z konečnej kontroly.

Toto oddelenie zabraňuje tomu, aby sa dokument o zhode nesprávne považoval za dôkaz mechanického alebo elektrického výkonu.

Schopnosť procesu: ±0,01 mm až ±0,05 mm Kritické rozmery

Rozmerová spôsobilosť by sa mala posúdiť podľa skutočného technického výkresu. Pre presné kontaktné zostavy môže meranie zahŕňať mikrometre, optické systémy, CMM zariadenia alebo špeciálne meradlá.

Ak výkres špecifikuje ±0,01 mm, dodávateľ by mal preukázať spôsobilosť procesu s použitím definovaného systému merania a metódy odberu vzoriek, a nie spoliehať sa na jediný výsledok kontroly.

V prípade výroby väčšieho{0}}objemu je možné štatistické riadenie procesu použiť na rozmery, ako je výška kontaktnej{1}}hlavy, hrúbka podpery, výška spájkovanej zostavy a sústrednosť.

Čo určuje požadovanú pevnosť spájkovacieho spoja pre strieborný kontakt ističa?

Požadovaná hodnota závisí od geometrie kontaktu, montážneho zaťaženia, tepelných cyklov a aplikačnej záťaže. Pevnosť v šmyku by mala byť špecifikovaná v MPa spolu so skúšobnou geometriou, lepenou plochou, smerom zaťaženia a spôsobom porušenia.

Ako sa overuje kvalita vnútorného spájkovania striebornej kontaktnej zostavy?

Röntgenová alebo CT kontrola dokáže identifikovať vnútorné dutiny a neúplné spojenie bez zničenia komponentu. Vybrané vzorky potom môžu prejsť metalografickým rezom a šmykovým testom na kvalifikáciu procesu.

Akú sledovateľnosť by mal dodávateľ zabezpečiť pre spájkované kontakty AgWC alebo AgC?

Dodávateľ by mal prepojiť šarže kontaktného{0}}materiálu a medi-podpory so záznamami-kovového materiálu, parametrami spájkovania, výsledkami NDT, rozmerovou kontrolou a identifikáciou konečnej šarže. Systémy ISO 9001 alebo IATF 16949 môžu podporovať túto štruktúru sledovateľnosti.

Pre aktuálne{0}}programy ističov odošlite kontaktný výkres, požiadavky na materiál AgWC/AgC a kritériá kontroly spájkovaniaSpájkovaná strieborná kontaktná zostava, takže výrobný tím môže pred ďalším vydaním nákupu skontrolovať spoločný návrh, nástroje, NDT a výrobu.