基于金属电极的电工触头电阻钎焊工艺的研究

基于金属电极的电工触头电阻钎焊工艺的研究

论文摘要

本文针对上海诺雅克电气有限公司“自主自动化生产接触器电工触头”的研究项目,对BAg72Cu、BAg60CuZn和BAg15CuP三种钎料和焊接电流、焊接时间和电极压力三个焊接参数进行试验与研究,以确定最佳使用钎料及其最佳工艺参数,同时分析钎焊质量,并与A公司和B公司生产的电工触头进行钎焊质量的对比,得出进一步提高电工触头钎焊质量的方法。首先,通过正交试验得出三种钎料的较优工艺参数,分析出影响钎焊质量的主次因素先后为焊接电流、焊接时间、电极压力;其次,在正交试验的基础上,通过单因素轮换法研究三个焊接参数对钎着率和抗剪强度的影响规律,通过对比三种钎料的钎着率和抗剪强度,确定最佳钎料为BAg60CuZn,其最佳工艺参数为焊接电流:60%(7.5kA)、焊接时间:91周波(1820ms)、电极压力:2.0MPa(1.57kN)。在单因素试验中发现超声波无损检测对接头的虚焊缺陷敏感度低,所以建议采用超声波无损检测与力学测试相结合的方法检测钎焊质量。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对国产、A公司和B公司公司的电工触头进行金相组织、微观组织、组成相元素成分、元素扩散情况的分析。试验得出A公司、B公司电工触头的钎缝界面的缺陷数量和扩散情况明显优于国产电工触头,并且前者生成了有利于提高力学性能的峦峰状组织,而后者生成少量云朵状组织。通过分析母材向液态钎料中溶解规律可知,不同组织的生成是冷却速度不同所导致的;通过分析组成相的元素含量得出国产电工触头钎缝中Zn元素烧损明显比国产和B公司的严重,前者组织主要是以共晶体为主,后者则为大量固溶体与少量共晶的混合物,以上两点将导致前者耐温升能较差,接头强度低,电性能较差。经过多方面的对比分析,提出改进工艺的方案主要为:充分的焊前准备,包括:装配间隙紧密和氧化物清理完全;降低冷却速度,可采用加压冷却方式;采用脉冲电流,一次电流进行预热,二次电流进行钎焊;定期清理设备,主要为对电极进行冷却和清理。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究意义
  • 1.2 低压电气的发展现状和研究趋势
  • 1.2.1 低压电气的发展现状
  • 1.2.2 低压电气的研究趋势
  • 1.3 电阻钎焊介绍
  • 1.3.1 电工触头电阻钎焊原理
  • 1.3.2 电阻钎焊的优点及缺陷
  • 1.4 异种材料钎焊的研究发展现状
  • 1.4.1 异种材料钎焊的影响因素
  • 1.4.2 对电触点材料性能的要求
  • 1.4.3 电触点材料的介绍
  • 1.4.4 银铜锌钎料和钎剂的介绍
  • 1.5 本课题的主要研究内容
  • 第2章 试验材料、设备及研究方法
  • 2.1 电工触头电阻钎焊材料
  • 2.1.1 触桥和触点材料
  • 2.1.2 电阻钎焊钎料和钎剂的选择
  • 2.1.3 A 公司和B 公司钎焊试样
  • 2.2 电阻钎焊试验设备
  • 2.3 电阻钎焊工艺流程
  • 2.4 检测试验方案
  • 2.4.1 超声成像无损检测
  • 2.4.2 力学性能检测
  • 2.4.3 金相显微分析(OM)
  • 2.4.4 扫描电镜显微分析(SEM)
  • 第3章 常见缺陷与无损检测结果
  • 3.1 正交试验分析
  • 3.1.1 正交试验设计
  • 3.1.2 正交试验结果分析
  • 3.2 外观检测常见缺陷
  • 3.3 超声波无损检测结果分析
  • 3.3.1 焊接电流对钎着率的影响
  • 3.3.2 焊接时间对钎着率的影响
  • 3.3.3 电极压力对钎着率的影响
  • 3.3.4 虚焊缺陷的检验
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 焊接参数对力学性能和焊缝形态的影响
  • 4.1 焊接电流对抗剪强度的影响
  • 4.2 焊接时间对抗剪强度的影响
  • 4.3 电极压力对抗剪强度的影响
  • 4.4 最佳钎料的确定
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 进口试样与本厂试样钎焊质量对比分析
  • 5.1 A 公司、B 公司试样钎料成分分析
  • 5.1.1 A 公司试样钎料成分分析
  • 5.1.2 B 公司试样钎料成分分析
  • 5.2 金相组织检测结果与对比分析
  • 5.2.1 A 公司试样金相组织观察分析
  • 5.2.2 B 公司试样金相组织观察分析
  • 5.2.3 国产试样金相组织观察分析
  • 5.3 显微组织分析
  • 5.3.1 试件钎焊界面组织形态对比分析
  • 5.3.2 母材向液态钎料中溶解的规律
  • 5.3.3 试样钎焊界面组织能谱分析
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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