Konstrukce a mechanismus svařovacích materiálů – klíčový článek v nízkonapěťových elektrických svařovacích součástech-

S rozvojem technologií průmyslové elektrifikace a automatizace se neustále zvyšují požadavky na bezpečnost, stabilitu a dlouhodobou{0}}spolehlivost nízkonapěťových elektrických produktů-. Základní součásti, jako jsou kontaktní sestavy, tepelné sestavy, magnetické sestavy a vodivé spojovací struktury, všechny vyžadují stabilní technologie kovových spojů, aby bylo dosaženo trvalého spojení. Mezi četnými spojovacími procesy jsou při výrobě elektrických spojů široce používány technologie pájení a svařování díky jejich spolehlivosti a přizpůsobivosti. Například svařování na tupo a odporové svařování se staly důležitými technologickými základy při výrobě elektrických součástek.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V nízkonapěťových elektrických spínačových systémech mají problémy, jako je spálení kontaktů-, oddělení stříbrných kontaktů a zvýšený odpor kontaktů, přímý vliv na životnost a bezpečnost produktu. Relevantní statistiky ukazují, že když je kvalita svařování nedostatečná, může se míra vyhoření kontaktních materiálů zvýšit 2 až 3krát, což vede k výraznému snížení životnosti produktu. Proto za stejných podmínek návrhu výrobku se kvalita svařování často stává klíčovým faktorem určujícím spolehlivost zařízení. Svařovací proces, svařovací materiály, vlastnosti základního materiálu a možnosti zařízení společně určují konečnou kvalitu, mezi nimiž je zvláště důležitý návrh a výběr svařovacích materiálů. Mnoho struktur elektrických spojů, jako jsou pájené elektrické kontakty, spoléhá na stabilní pájecí materiály pro dlouhodobý- spolehlivý provoz.

 

Pájka funguje jako most mezi základním materiálem a substrátem ve svařovacím systému a umožňuje metalurgické spojování mezi různými materiály. Vzhledem ke své relativně nízké teplotě pájení a vhodnosti pro složité konstrukce a spojování různých materiálů je pájení široce používáno při výrobě nízkonapěťových elektrických spotřebičů. Z materiálového hlediska lze pájky rozdělit do různých systémů, jako je stříbro-a měď-, a z hlediska fyzické formy je lze rozdělit na tuhé pájky, práškové pájky a pastové pájky. Různé elektrické produkty, jako jsou sestavy elektrických kontaktů, často vyžadují výběr vhodných pájecích systémů na základě jejich provozního proudu, teplotních podmínek a mechanické struktury.

 

Během vlastního svařování se mohou ve svaru vyskytnout vady, jako je pórovitost, praskliny a vměstky strusky, které oslabují mechanickou pevnost a vodivost svarového spoje. Například v případě stříbrných kontaktů pájených měděným substrátem snadno dochází k oxidaci na povrchu mědi během procesu zahřívání svařování. Pokud není oxidační reakce účinně řízena, měď se spojuje s kyslíkem za vzniku oxidu měďného, ​​který během tuhnutí svaru vytváří eutektickou strukturu s nízkým -bodem tání- rozmístěnou podél hranic měděných zrn, čímž se snižuje celková pevnost spoje. Podobné problémy se mohou vyskytnout u některých projekčních svařovacích spojů, takže kontrola pájky a svařovacího prostředí je zásadní.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hlavní příčiny pórovitosti svaru úzce souvisí s termofyzikálními vlastnostmi materiálů. Stříbro i měď mají vysokou tepelnou vodivost. Když svarová lázeň během ochlazovací fáze rychle tuhne, rozpustnost plynů v lázni rychle klesá a začíná srážení. Pokud plyny nemohou uniknout včas před ztuhnutím, vytvoří se uvnitř svaru porézní struktury. Tento typ problému vyžaduje zvláštní pozornost při výrobě stříbrně pájených elektrických kontaktů, protože vady svařování ovlivňují přenosovou kapacitu proudu a dlouhodobou- spolehlivost.

 

Při svařování stříbrných kontaktů k měděnému substrátu se mohou v zóně tavení vyskytnout horké trhliny. Mezi hlavní příčiny patří velký koeficient lineární roztažnosti mědi, eutektická struktura Cu+Cu₂O vzniklá během tuhnutí a segregace nečistot v základním materiálu na hranicích zrn. Kombinovaný účinek těchto faktorů může vést ke koncentraci napětí v oblasti svaru, což má za následek tvorbu trhlin. U některých částí svařovaných elektrických kontaktů mohou tyto praskliny přímo ovlivnit provozní stabilitu elektrického zařízení.

 

Mezi různými pájecími systémy se pro spojování mědi a slitin mědi široce používají pájky na bázi fosforu -obsahující měď-. Pájky obsahující fosfor-mají dobrou tekutost a samovolné pájení-, ale také vykazují určitou křehkost. Proto je třeba při návrhu materiálu najít rovnováhu mezi tekutostí a tuhostí spoje. Mnoho pájecích systémů používaných pro pájené stříbrné kontaktní sestavy vyžaduje optimalizaci složení pro zlepšení celkové spolehlivosti svaru.

 

Fosfor hraje v pájecích systémech dvě hlavní role. Za prvé, podle fázového diagramu Cu-P, když obsah fosforu dosáhne určitého podílu, měď a fosfor mohou vytvořit eutektickou strukturu s nízkým -bodem tání-, což výrazně sníží teplotu tání pájky a zlepší tekutost svaru. Cu3P je však typická křehká fáze a její obsah se zvyšuje se zvyšujícím se obsahem fosforu. Proto je nutná přísná kontrola obsahu fosforu, aby nedocházelo k nadměrné křehkosti svarového spoje. V určitých aplikacích měděných a stříbrných svařovaných kontaktů je tato kontrola složení obzvláště kritická.

 

Za druhé, fosfor také vykazuje určitý stupeň samopájení-při svařování. Za vysokých-teplotních podmínek mohou oxidy mědi reagovat s fosforem za vzniku oxidů, čímž inhibují další oxidaci povrchu mědi. Tato reakce může vytvořit ochrannou vrstvu kapalného oxidu, která udržuje povrch základního materiálu aktivní a usnadňuje smáčení a difúzi pájky. Díky této vlastnosti jsou pájky-obsahující fosfor vysoce cenné pro spojování měděných materiálů a široce používané ve strukturách, jako jsou elektrické kontakty se stříbrnými hroty.

 

Je však důležité poznamenat, že pájky-obsahující fosfor mají slabou odolnost proti korozi v prostředích obsahujících síru-, špatně smáčitelné materiály na bázi železa-a mohou vytvářet křehké sloučeniny. Při svařování oceli nebo slitin obsahujících železo- je proto třeba zvolit alternativní pájecí systémy na základě konkrétních okolností. Pro zakázkové součásti elektrických kontaktů vyžadující vysokou spolehlivost je posouzení kompatibility pájky obzvláště důležité.

 

Pokud jde o optimalizaci složení pájky, přidání malého množství legujících prvků může výrazně zlepšit mikrostrukturu svarového spoje. Některé legující prvky mohou například snížit teplotu tání slitiny, zvýšit podíl eutektické struktury a změnit morfologii fáze Cu3P, přeměnit ji z blokové nebo dendritické struktury na jemné částice, čímž se zlepší houževnatost a plasticita spoje. Tento přístup k materiálovému designu byl široce používán u vysoce spolehlivých kontaktních sestav AgCu pro rozváděče-.

 

Z pohledu struktury svarového rozhraní se typický pájený spoj obvykle skládá ze tří částí: mezivrstva, difúzní vrstva a zbytková vrstva. Mezivrstva sestává hlavně z metalurgické spojovací vrstvy vytvořené mezi legujícími prvky a základním materiálem; difúzní vrstva sestává hlavně z tuhého roztoku na bázi mědi, který obsahuje fosfor a legující prvky; a zbytková vrstva může obsahovat nefúzovanou eutektickou strukturu Cu3P. Pro zlepšení pevnosti svaru je nutné snížit tloušťku zbytkové vrstvy a optimalizovat eutektickou strukturu pomocí materiálového provedení. Toto řízení mikrostruktury je klíčové pro mnoho složitých elektrických kontaktů, pozlacených-nebo stříbrných kontaktů.

 

Kromě návrhu složení pájky je důležitým faktorem pro zajištění kvality svaru také vysoce aktivní tavidlo. Vhodné tavidlo může odstranit oxidy z povrchu základního materiálu, zlepšit smáčivost pájky a zabránit korozi kovového substrátu. Dobře-navržený systém tavidla podporuje hladkou, hustou a plnou strukturu svaru a dále zvyšuje spolehlivost svaru. Tento typ procesu se běžně vyskytuje v automatizovaných procesech svařování, jako je pájení v peci nebo odporové pájení.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S neustálým vývojem nízkonapěťové elektrické technologie jsou do konstrukce elektrických zařízení neustále zaváděny nové materiály a struktury, což klade vyšší požadavky na spolehlivost svařování. Od návrhu pájky po řízení svařovacího procesu a optimalizaci mikrostruktury rozhraní, synergický vývoj materiálové vědy a výrobní technologie neustále pohání pokrok v technologii elektrického připojení.

 

V praktických průmyslových aplikacích stabilní a spolehlivá technologie svařování nejen prodlužuje životnost elektrických výrobků, ale také výrazně snižuje náklady na údržbu zařízení. Pro sériově-vyráběné Silver Brazed Contact Assembly Factory/produkty OEM se design svařovacího materiálu a optimalizace procesu staly zásadními základy pro zajištění kvality produktu.

 

 

V moderních elektrických zařízeních se vysoce spolehlivé svařované konstrukce staly zásadním základem pro výrobu kontaktních komponent. Od pájení stříbrných kontaktů až po měděná-spojení vodivých struktur, různé typy stříbrných-pájených elektrických kontaktů aMěděnostříbrné svařované kontaktyjsou široce používány v relé, vypínačích, stykačích a spínacích zařízeních. Prostřednictvím vyzrálých procesů, jako je svařování na tupo, odporové svařování, projekční svařování a pájení v peci, lze vyrábět stabilní a spolehlivé pájené elektrické kontakty a složité vlastní elektrické kontaktní komponenty.

 

Pro potřeby výkonových spínačů a průmyslových elektrických zařízení specializovaní výrobci obvykle nabízejí kompletní produktová řešení včetně elektrických kontaktních sestav, elektrických kontaktů se stříbrným hrotem a kontaktních sestav AgCu pro spínací zařízení. Tyto vysoce-výkonné součásti elektrických kontaktů zajišťují vodivost a zároveň splňují aplikační požadavky na vysokou spolehlivost a dlouhou životnost.