Торцовый контакт вакуумного дугогасительного устройства и способ его изготовления

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к вакуумным электрическим аппаратам низкого напряжения. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления контакта, упрощении способа изготовления и снижении отходов тугоплавкого материала. Технический результат достигается за счет того, что на контактирующей поверхности торцового контакта из тугоплавкого материала выполнены по крайней мере два углубления в виде сообщающихся сосудов, заполненные легкоплавким сплавом. Способ изготовления контакта включает операции раздельного прессования из порошковых материалов обоймы контакта и внутреннего кольца с пазами, соединения кольца с обоймой при их спекании и пропитке сплавом с высокой электрической проводимостью. Углубления полученной заготовки заполняют легкоплавким сплавом. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

Заявляемая группа изобретений относится к области электротехники и может быть использована при изготовлении контактов для вакуумных электрических аппаратов низкого напряжения.

Известны контакты вакуумных дугогасительных устройств, предназначенные для коммутации силовых электрических цепей, геометрия и материал которых определяют коммутационную износостойкость и величину тока среза вакуумного электрического аппарата.

В частности, в известной конструкции контакта для повышения коммутационной износостойкости и снижения тока среза в обойме контакта выполняют глухие углубления и заполняют их легкоплавким сплавом с высокой упругостью паров и низкой теплопроводностью, причем углубления выполнены с постоянной по высоте площадью сечения и частично перекрыты в зоне контактирования слоем тугоплавкого материала, а площадь сечения углубления в 1,1-2,0 раза больше площади сечения в зоне контактирования и толщина контактирующего тугоплавкого слоя не превышает 2-4 кратной величины максимального износа контактов [1].

Данная конструкция контакта имеет низкую технологичность, обусловленную применением дополнительной операции пайки для соединения тугоплавкого слоя с обоймой, а также ухудшением условий заполнения углублений легкоплавким сплавом ввиду частичного их перекрытия тугоплавким слоем.

В другой известной конструкции для повышения коммутационной износостойкости и предотвращения увеличения тока среза в процессе эксплуатации боковая поверхность углублений на тугоплавкой основе выполнена так, что образует с контактирующей поверхностью угол менее 90^o, причем отношение ширины углубления со стороны контактирующей поверхности к его глубине равно 0,12-3,5, а отношение площади основания углубления, находящегося в глубине контакта, к площади основания углубления на контактирующей поверхности составляет 1,1-3,5 [2].

Недостатком указанной конструкции контакта является сложность процесса изготовления на тугоплавкой основе в зоне контактирования углубления с сечением в виде "ласточкина хвоста".

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является торцовый контакт, на контактирующей поверхности тугоплавкой основы которого имеется осевое углубление и концентрическая канавка, заполненные легкоплавким сплавом [3]. Установлено, что коммутационная износостойкость максимальна, когда отношение площади, приходящейся на легкоплавкий сплав, к общей площади контакта заключено в пределах 0,1-0,35, а глубина концентрических канавок не более 2 мм.

Заполнение осевого углубления и концентрической канавки легкоплавким сплавом на практике осуществляется двумя способами. По первому способу в углубления тугоплавкой основы контакта помещают закладные детали в виде стержня (в осевое углубление) и кольца (в концентрическую канавку), изготовленные из легкоплавкого сплава. После этого сборку нагревают до получения жидкой фазы с требуемой текучестью и формируют соединение тугоплавкой основы с жидким сплавом, после чего сборку охлаждают. По второму способу углубление тугоплавкой основы контакта заполняют жидким легкоплавким сплавом с помощью специальной литьевой формы. Она имеет общий питатель и литники, которые направлены в каждое углубление контакта.

Недостатком известного контакта, принятого за прототип, является низкая технологичность его конструкции, обусловленная сложностью металлургического процесса заполнения углублений в тугоплавкой основе легкоплавким сплавом с помощью нескольких закладных деталей и сложной конструкцией литьевых форм для обеспечения этого процесса.

Известен способ изготовления торцовых контактов путем механической расточки углублений в заготовке из молибдена и заполнения углублений легкоплавким сплавом [3].

Недостатком известного способа изготовления контакта является повышенный отход тугоплавкого материала в стружку и сложность процесса заполнения углублений легкоплавким сплавом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления контактов, при котором с помощью порошковой металлургии изготавливают тугоплавкую основу с углублениями на контактирующей поверхности.

Способ изготовления тугоплавкой основы включает операции смешивания порошков, прессование полученной смеси для получения заготовки, спекание заготовки в атмосфере водорода и пропитке ее материалом с высокой электрической проводимостью. Он получил широкое распространение для электрических контактов простых геометрических форм [4].

Недостатком известного способа изготовления тугоплавкой основы контакта принятого за прототип, является сложность технических процессов прессования и распрессовывания заготовок при формировании углублений на ее контактирующей поверхности.

Целью заявляемой группы изобретений является устранение отмеченных выше недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в торцовом контакте из тугоплавкого материала, на контактирующей поверхности которого имеются, по крайней мере, два углубления, заполненные легкоплавким сплавом, указанные углубления выполнены в виде сообщающихся сосудов, а в способе изготовления торцового контакта, содержащего операции получения заготовки из тугоплавкого материала с углублениями на контактирующей поверхности и заполнение углублений легкоплавким сплавом, из порошка тугоплавкого материала прессуют обойму контакта и отдельно внутреннее кольцо, в процессе прессования кольца формируют в нем пазы, а плотное соединение кольца с обоймой осуществляют в процессе их спекания и пропитки сплавом с высокой электрической проводимостью.

Предлагаемая конструкция торцового контакта позволяет за счет эффекта сообщающихся сосудов проводить заполнение углублений легкоплавким сплавом с помощью одной закладной детали, а в случае применения литьевой формы упростить ее конструкцию.

Предлагаемый способ изготовления торцового контакта позволяет уменьшить расход тугоплавкого материала и упростить процесс изготовления тугоплавкой основы и заполнение углублений легкоплавким сплавом.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг.1, 2 показана конструкция торцового контакта, выполненная методом точения из тугоплавкого материала, например молибдена, с отверстиями на кольце, расположенными наклонно к оси кольца (фиг.1) и перпендикулярно к ней (фиг.2). На фиг.3 показана конструкция контакта при изготовлении заявляемым способом.

Торцовый контакт содержит обойму 1 и внутреннее кольцо 2, выполненные как одно целое, осевое углубление 3 и концентрическую канавку 4, разделенные кольцом 2. В стенке кольца 2 выполнены отверстия 5, образующие соединительные каналы между углублениями 3 и 4. В торцовом контакте фиг.1, 2 отверстия 5 выполнены сверлением, при этом в контакте фиг.2 отверстия выполнены сквозными через стенку обоймы 1 (отверстия в стенке обоймы 1 потом заглушаются любым известным способом). Углубления 3 и 4, а также отверстия 5 заполнены легкоплавким сплавом, например, на основе сурьмы или висмута по одному из вышеперечисленных способов. В конструкции контакта, показанной на фиг.3, обойма 1 и кольцо 2 выполнены из порошка тугоплавкого материала, а пазы 5 формуют в процессе прессования кольца 2.

Способ изготовления торцового контакта включает операции прессования из порошка тугоплавкого материала обоймы 1 и кольца 2, формирование в процессе прессования кольца 2 пазов 5, соединение кольца 2 с основанием обоймы 1 в процессе их спекания и пропитки, а также заполнения образовавшихся углублений 3 и 4 легкоплавким сплавом. Торцовые контакты данным способом изготавливают следующим образом. В смесителе типа "пьяная бочка" производят смешивание порошков, состав которых определен соотношением: 90% молибдена, 8% меди и 2% никеля. Полученную смесь прессуют с применением стальных пресс-форм и гидравлических прессов типа П483 или ДБ2434. Заготовки обоймы и кольца выполняют раздельно при давлении 500 МПа. Пазы на кольце формируют в процессе прессования. Конструкция пресс-формы обеспечивает получение кольца и пазов заданной геометрии. Затем производят сборку обоймы и кольца. Допуски на диаметр кольца и углубления 6 в обойме (см. фиг.3) обеспечивают их собираемость и взаимную центровку. Сборку помещают в водородную печь типа ЛМ4799. Скорость нагрева деталей задают 300^oС/час. Спекание сборки производят при температуре (1250+20)^oС с выдержкой при этой температуре в течение (2-2,5) часов. Точка росы водорода не хуже минус 60^oС. Охлаждение спеченных заготовок до температуры 900^oС сначала производят со скоростью 250^oС/час, а затем вместе с печью.

Из порошка меди и никеля по указанной выше технологии прессуют таблетки для пропитки спеченных заготовок. Смесь задают соотношением: 88% меди и 12% никеля. Таблетки укладывают на заготовки и помещают в водородную печь типа ЛМ4799. Режим пропитки такой же, как и спекания заготовки.

Заявляемый способ позволяет получать тугоплавкую основу контакта из псевдосплава марки МД15НП с осевым углублением и концентрической канавкой, которые соединены между собой пазами в кольце.

Затем углубления в тугоплавкой основе заполняют легкоплавким сплавом на основе висмута или сурьмы по одному из вышеперечисленных способов.

Источники информации.

1. Авторское свидетельство СССР 1787293 кл. Н 01 Н 33/66, 1993.

2. Авторское свидетельство СССР 773772 кл. Н 01 Н 33/66, 1980.

3. Суровцев И.Я. Исследования и разработка вакуумных дугогасительных камер для низковольтных аппаратов. Автореферат диссертации к.т.н., Харьков, 1978, с.16, 27-39.

4. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. М.: Металлургия, 1980, с. 412-415.

Формула изобретения

1. Торцовый контакт вакуумного дугогасительного устройства, содержащий основу из тугоплавкого материала, на контактирующей поверхности которого имеются по крайней мере два углубления, заполненные легкоплавким сплавом, отличающийся тем, что углубления выполнены в виде сообщающихся сосудов.

2. Способ изготовления торцового контакта вакуумного дугогасительного устройства, включающий получение заготовки из тугоплавкого материала с углублениями на контактирующей поверхности, отличающийся тем, что заготовку с углублениями получают путем раздельного прессования из порошкового материала обоймы контакта и внутреннего кольца с пазами, соединением кольца с обоймой при их спекании и пропитке сплавом с высокой электрической проводимостью и с последующим заполнением углублений легкоплавким сплавом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3