Kajian tentang Prestasi Kimpalan Gabungan Bahan Sentuhan Grafit Diresapi Perak

Geganti isyarat kereta api ialah suis khas yang digunakan untuk menutup atau membuka litar kawalan isyarat. Ia adalah salah satu komponen utama dalam peralatan sistem kereta api. Oleh itu, hayat elektrik dan kebolehpercayaan produk geganti sentiasa menjadi topik hangat bagi pereka dan pengguna. Penyelidik telah menjalankan banyak kajian tentang mekanisme kegagalan geganti. Menurut aplikasi industri dan statistik ujian, didapati bahawa kimpalan bahan sesentuh yang dijana semasa tindakan pensuisan adalah salah satu mod kegagalan utamanya.

PadatKenalan Tembagaadalah salah satu komponen paling kritikal dalam sistem hubungan geganti, jadi prestasi anti-kimpalan mereka secara langsung mempengaruhi kebolehpercayaan dan hayat perkhidmatan geganti. Kimpalan bahan kenalan merujuk kepada fenomena bahawa bahan sentuhan kedua-dua kutub dipanaskan dengan cepat dan cair secara tempatan di bawah tindakan sumber haba, dan kemudian dengan cepat disejukkan dan dipadatkan untuk menyambung dua kutub menjadi satu dan tidak boleh dipisahkan oleh pemulihan luaran memaksa. Ia biasanya dibahagikan kepada kimpalan statik dan kimpalan dinamik. Kimpalan statik disebabkan oleh kesan haba arus semasa penutupan sesentuh. Ia amat jarang berlaku dalam kerja sebenar. Fenomena kimpalan dinamik di mana bahan sentuhan dikimpal bersama disebabkan oleh haba yang dijana oleh nyahcas arka semasa proses penutupan atau pemotongan adalah punca utama kegagalan sentuhan.

Arka yang dihasilkan apabila sesentuh memutuskan litar adalah kunci untuk memulakan kimpalan dinamik. Tenaga arka menyebabkan bahan sentuhan mencairkan sebahagiannya untuk membentuk kawasan lebur, dan kemudian pemejalan cepat kawasan lebur boleh membentuk kimpalan pada bahagian sentuhan sentuhan. Apabila daya kimpalan lebih besar daripada daya pecah, kimpalan dinamik bahan sentuhan akan terbentuk. Secara amnya dipercayai bahawa semakin besar daya kimpalan bahan sentuhan, semakin teruk rintangan bahan terhadap kimpalan. Di bawah keadaan aplikasi tertentu, rintangan kepada kimpalan bahan sentuhan berkait rapat dengan komposisi, struktur, kerintangan, kekonduksian terma dan sifat-sifat lain. Di satu pihak, ia menjejaskan penjanaan dan keamatan arka, dan sebaliknya, ia mempengaruhi proses kimpalan dan saiz daya kimpalan.

Orang ramai telah menjalankan penyelidikan yang meluas dan mendalam tentang kelakuan kimpalan bahan sentuhan oksida logam perak seperti AgCdO, AgSnO2, dan AgCuO, dan model dan teori kimpalan yang dicadangkan. Idea reka bentuk utama bagi jenis bahan ini ialah perak bertindak sebagai fasa pembawa arus untuk mengalirkan elektrik dan haba, dan fasa tidak larut seperti oksida bertindak sebagai penstabil untuk meningkatkan kelikatan fasa cair atau sebagai pengurai. untuk menggunakan tenaga arka. Walau bagaimanapun, dengan peningkatan kuasa, geganti baru telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk prestasi anti-kimpalan bahan sentuhan. Bahan sentuhan tradisional tidak lagi dapat memenuhi keperluan, dan bahan sentuhan grafit yang diresapi perak telah mendapat perhatian yang lebih dan lebih kerana prestasi cemerlangnya. Bahan sentuhan grafit yang diresapi perak biasanya melibatkan perak yang diresapi ke dalam rangka grafit sebagai fasa pembawa arus, dan grafit sebagai fasa yang sukar larut boleh mengehadkan saiz kolam lebur dan menggunakan tenaga arka. Walau bagaimanapun, penyelidikan mengenai bahan sentuhan grafit yang diresapi perak tidaklah mendalam, terutamanya penyelidikan mengenai tingkah laku kimpalan mereka jarang dilaporkan. Oleh itu, kajian ini menggunakan alat ujian kimpalan untuk mengkaji kelakuan kimpalan dinamik empat bahan sentuhan grafit yang diresapi perak pada arus dan voltan yang berbeza, dan secara sistematik memerhati dan mencirikan morfologi permukaan dan mikrostruktur sesentuh. Melalui analisis perbandingan, bahan sentuhan grafit yang diresapi perak dengan prestasi anti-kimpalan yang sangat baik telah dipilih.

1.1 Prestasi dan pencirian struktur bahan sentuhan grafit yang diresapi perak
Satu siri grafit Elektrik yang diresapi perakPaku Keling Tembagabahan telah disediakan melalui proses penekanan isostatik panas menggunakan matriks grafit dengan keliangan dan struktur liang yang berbeza. Penunjuk prestasi bahan ditunjukkan dalam Jadual 1. Struktur mikro bahan sentuhan grafit yang diresapi perak dan morfologi permukaan selepas ujian prestasi kimpalan gabungan diperhatikan dan dicirikan oleh mikroskop metalografi dan mikroskop elektron pengimbasan.

1.2 Ujian prestasi kimpalan dan pengumpulan data
Empat jenis bahan sentuhan grafit yang diresapi perak telah diproses menjadi sentuhan statik dengan permukaan kerja 3.5 mm × 4.1 mm. Mereka dipadankan dengan rivet tembaga elektrik yang diperbuat daripada perak metalik. Prestasi kimpalan bahan sesentuh telah diuji di bawah keadaan arus beban 80 A hingga 100 A dan voltan sepadan 80 V hingga 100 V menggunakan peranti ujian daya kimpalan yang dibangunkan oleh Institut Teknologi Harbin (lihat Rajah 1). Semasa ujian, sesentuh baharu digunakan untuk setiap ujian untuk memastikan permukaan sesentuh berada dalam keadaan awal. Isyarat voltan, arus dan daya sentuhan semasa proses penutupan kenalan dikumpul menggunakan osiloskop berbilang saluran KEYSIGHT DSOX3024T.

Dalam peranti ujian, Kuprum Elektrik statikKenalan Rivetdipasang pada lekapan berputar, dan lekapan berputar dipasang pada hujung penderia daya yang bergerak melalui tempat duduk penebat. Hujung statik penderia daya dipasang pada slaid pelarasan yang boleh melaraskan kedudukan dalam arah satah melalui tempat duduk pelekap. Penderia daya mengumpul keadaan daya sentuhan statik untuk mendapatkan tekanan sentuhan dan daya kimpalan. Buluh dipasang pada tempat duduk tetap penebat, dan bergantung pada elektromagnet pemacu untuk menolak sentuhan statik untuk diuji bagi melengkapkan tindakan penutupan. Selepas elektromagnet pemanduan dimatikan, ia bergantung pada tetapan semula kekakuannya sendiri untuk memutuskan sambungan. Oleh kerana lejang elektromagnet pemanduan ditetapkan, peranti ini menukar daya sentuhan antara sesentuh dengan melaraskan kedudukan elektromagnet pemanduan. Semasa ujian, sensor anjakan laser digunakan untuk mengukur anjakan buluh untuk memantau strok sentuhan. Hujung tetap bahagian di atas dipasang pada tapak untuk memastikan kedudukan relatif setiap bahagian adalah stabil. Semasa ujian, elektromagnet mula-mula memacu sesentuh bergerak dan sesentuh statik untuk ditutup dengan beban pada kelajuan tertentu, kemudian memotong bekalan kuasa beban, dan menggerakkan sensor daya untuk melaraskan slaid untuk memisahkan sesentuh tertutup secara perlahan.

Lengkung perubahan daya sesentuh semasa proses pemisahan sesentuh ditunjukkan dalam Rajah 2. Sesentuh yang berada dalam keadaan tertutup dalam keadaan awal mengekalkan sesentuh di bawah tekanan tertentu; semasa slaid bergerak, daya sentuhan berkurangan secara beransur-ansur dari titik B, dan berkurangan kepada 0 pada titik E, dan kenalan bergerak dan statik mula terpisah; jika tiada kimpalan antara sesentuh, sesentuh akan berpisah terus dan daya sesentuh ialah 0. Sekiranya terdapat kimpalan antara sesentuh, daya sesentuh akan terus berkurangan, dan daya pada sesentuh statik akan berubah daripada tekanan kepada ketegangan; titik W ialah kedudukan di mana kenalan yang mempunyai kimpalan mula terpisah, dan nilai ketegangan pada masa ini mencapai maksimum; maka kawasan kimpalan sesentuh ditarik dengan cepat, daya kimpalan berkurangan dengan cepat, dan ia dipisahkan sepenuhnya pada titik S. Semasa keseluruhan proses pemecahan kimpalan, perbezaan antara daya sentuhan dinamik minimum sebelum sesentuh bergerak dan statik terputus hubungan (titik W) dan daya sentuhan dinamik selepas pemisahan (titik S) ialah daya kimpalan maksimum selepas bahan sentuhan mengalami kimpalan.

2.1 Struktur mikro bahan sentuhan grafit yang diresapi perak
Gambar metalografi grafit Perak Tembaga yang diresapi perakHubungi Rivetbahan ditunjukkan dalam Rajah 3, di mana kawasan putih terang adalah perak metalik dan kawasan kelabu-hitam ialah matriks grafit. Proses impregnasi perak penekan isostatik panas boleh mengisi sepenuhnya liang matriks grafit dengan perak metalik dan membentuk struktur bersambung perak metalik seperti rangkaian. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh perbezaan dalam struktur liang dan keliangan matriks grafit, struktur mikro empat bahan sentuhan grafit yang diresapi perak adalah berbeza dengan ketara: saiz liang matriks grafit bahan AgC (30) adalah agak seragam, dan saiz kawasan perak metalik adalah kira-kira berpuluh-puluh mikron; terdapat kawasan perak metalik bersaiz besar lebih besar daripada 100 μm dalam bahan AgC (40); dan terdapat banyak kawasan perak logam kurang daripada 10 μm dalam bahan AgC (50) dan AgC (60).

Perbezaan dalam struktur mikro bahan sentuhan grafit yang diresapi perak adalah kunci kepada perbezaan prestasi mereka. Khususnya, apabila kandungan karbon meningkat, AgC(60) mencapai lebih daripada 16 kali ganda AgC(30), yang berkaitan dengan penurunan kandungan perak logam sebagai fasa pembawa arus. Walau bagaimanapun, sifat konduktif bahan tidak mempunyai hubungan perkadaran yang sama dengan kandungan perak logam. Oleh itu, sifat konduktif bahan sentuhan grafit yang diresapi perak adalah hasil daripada kesan sinergistik perak logam dan grafit, dan berkait rapat dengan sifat konduktif dan struktur liang bahan grafit.

2.2 Prestasi kimpalan bahan sentuhan grafit yang diresapi perak
Perubahan daya kimpalan bahan sentuhan grafit yang diresapi perak dengan arus ditunjukkan dalam Rajah 4. Seperti yang dapat dilihat dari Rajah 4, apabila arus di bawah 80 A, tiada fenomena kimpalan berlaku antara titik sentuhan daripada empat bahan sentuhan. Apabila arus meningkat kepada 90 A, AgC(60) mempamerkan fenomena kimpalan dengan daya kimpalan 0.8×10-3 N. Apabila arus mencapai 95 A, keempat-empat bahan sentuhan mempamerkan fenomena kimpalan, tetapi daya kimpalan berbeza dalam magnitud dan disusun secara berperingkat. Apabila arus meningkat kepada 100 A, daya kimpalan AgC30 mencapai 1.5×10-3 N, manakala daya kimpalan AgC(60) meningkat kepada 6.61×10-3 N.

Rajah 5 menunjukkan morfologi permukaan empat sesentuh elektrik tembaga grafit yang diresapi perak selepas kimpalan pelakuran pada arus 100 A. Seperti yang dapat dilihat daripada Rajah 5, kawasan hakisan arka semua bahan adalah hitam di tengah dan putih di tepi, tetapi saiz dan struktur mikro kawasan hakisan bahan yang berbeza adalah berbeza. Luas permukaan AgC (30) yang terhakis oleh arka adalah yang paling kecil, dengan diameter sekitar 0.943 mm. Tepi ialah zarah perak yang dibentuk oleh perak logam di kawasan tengah yang melebur di bawah tindakan arka dan terpercik di sekitar titik sentuhan semasa proses kimpalan gabungan dinamik. Apabila kandungan Ag berkurangan, saiz zarah perak yang terpercik secara beransur-ansur berkurangan. Kawasan hakisan sekunder mula kelihatan di tengah-tengah kawasan hakisan arka AgC (50). Kawasan hakisan sekunder pada permukaan AgC (60) lebih jelas dan berkembang menjadi bahagian dalam bahan. Ini menunjukkan fenomena hakisan arka berbilang berlaku semasa proses kimpalan gabungan dinamik iaitu proses kimpalan gabungan dinamik melantun.

Daya kimpalan adalah berkadar dengan luas keratan rentas perak logam yang cair dalam bahan dan bersambung bersama semasa proses penyejukan. Apabila arus meningkat, kawasan hakisan arka meningkat, dan kandungan perak cair di kawasan itu meningkat. Oleh itu, kawasan keratan rentas perak logam yang bersambung antara satu sama lain semasa proses penyejukan juga meningkat, dan daya kimpalan meningkat dengan sewajarnya. Walau bagaimanapun, penjanaan dan kekuatan arka berkait rapat dengan struktur mikro dan sifat bahan. Kekonduksian yang dipertingkatkan akan meningkatkan voltan yang dihasilkan oleh arka. Oleh itu, di bawah keadaan voltan 90 V bersamaan dengan 90 A, hanya AgC (60) dengan kerintangan tertinggi mempunyai fenomena kimpalan. Kesan saiz grafit memisahkan logam perak boleh menjejaskan taburan arka pada permukaan sentuhan. Pada masa yang sama, kesan pembersihan yang disebabkan oleh CO2 yang dihasilkan oleh pengoksidaan grafit boleh menjejaskan taburan arka dan mengurangkan keamatan arka. Kesan gabungan kedua-dua kesan ini pada taburan dan kekuatan arka bersama-sama dengan kekonduksian terma bahan memerlukan penyelidikan sistematik selanjutnya. Keputusan penyelidikan semasa menunjukkan bahawa pengurangan keliangan grafit dan saiz liang tidak meningkatkan prestasi anti-kimpalan. Apabila pecahan jisim perak kurang daripada 40% dan saiz liang kurang daripada 10 μm, fenomena kimpalan akan berlaku di bawah keadaan semasa yang lebih rendah, dan daya kimpalan akan meningkat lebih daripada 3 kali ganda.

Menurut kajian literatur, daya kimpalan bahan sentuhan AgCuO ialah {{0}}.2 N hingga 0.4 N pada voltan 12 V dan arus 10 A hingga 25 A. Daya kimpalan dinamik bagi bahan Sentuhan Perak Kuprum grafit yang diresapi dengan perak yang diuji di bawah keadaan eksperimen ini semuanya di bawah 0.01 N, iaitu 2 susunan magnitud lebih rendah daripada daya kimpalan bahan sentuhan AgMeO tradisional. Oleh itu, berbanding dengan bahan sentuhan AgMeO, bahan sentuhan grafit yang diresapi perak mempunyai arus kimpalan awal yang lebih tinggi dan daya kimpalan yang sangat rendah, dan merupakan bahan sentuhan elektrik dengan prestasi anti-kimpalan yang sangat baik. Analisis perbandingan daya kimpalan dan morfologi kawasan hakisan arka menunjukkan AgC(30) mempunyai prestasi anti-kimpalan yang terbaik.

(1) Arus kimpalan awal bahan sentuhan grafit yang diresapi perak ialah 90 A, dan daya kimpalan kurang daripada 0.01 N, yang mempunyai prestasi anti-kimpalan yang sangat baik.
(2) Untuk bahan sentuhan grafit yang diresapi perak yang sama, apabila arus meningkat, daya kimpalan meningkat. Mengurangkan arus sentuhan boleh mengurangkan daya kimpalan, dengan itu meningkatkan prestasi anti-kimpalannya.
(3) Bagi bahan sentuhan grafit yang diresapi perak yang berbeza, daya kimpalan meningkat dengan peningkatan kandungan karbon, yang berkait rapat dengan struktur dan sifat matriks grafitnya. Dalam kajian ini, bahan AgC(30) mempunyai prestasi anti-kimpalan terbaik.

produk kami

Tembaga ElektrikKenalan Rivetialah produk sambungan dengan prestasi cemerlang.Pertama sekali, paku tembaga diperbuat daripada tembaga tulen berkualiti tinggi dan mempunyai kekonduksian elektrik dan haba yang sangat baik. Dalam bidang peralatan elektronik, sistem elektrik, dll., paku tembaga tunggal boleh memastikan penghantaran arus dan haba yang cekap dan memastikan operasi peralatan yang stabil. Kedua, paku tembaga menunjukkan rintangan kakisan yang sangat baik. Sama ada dalam persekitaran lembap atau bersentuhan dengan pelbagai bahan kimia, paku tembaga boleh mengekalkan prestasinya yang stabil, tidak mudah berkarat dan rosak, dan memanjangkan hayat perkhidmatannya.

belajar lagi