高電圧サーキットブレーカーのろう付けされた銀接点: 材料の接合とアーク抵抗

ろう付け銀コンタクト アセンブリは、冶金的に結合されたろう付け層を介して、銀ベースのコンタクト ヘッドと銅サポートを結合します。{0}大電流サーキット ブレーカの場合、接点材料の選択、ろう付け温度、接合部の形状、接合面積の範囲、およびろう付け後の検査が、接触抵抗、温度上昇、機械的保持力、アーク浸食の挙動に直接影響します。-

MCCB やその他の大電流スイッチング構造の場合、エンジニアリング目標は単に銀を多く含む接触面ではありません。-完成したアセンブリは、繰り返しのアークエネルギー、熱サイクル、接触界面での機械的負荷に耐えながら、低抵抗の電流経路を維持する必要があります。-

アーク暴露用の AgWC および AgC 接点材料

遮断中、接触面は局所的な加熱、アーク付着、材料の移動、および繰り返しの熱サイクルにさらされます。したがって、アプリケーションで純銀よりも硬い接触相が必要な場合は、AgWC および AgC システムが検討されます。

実際の配合は、材料名だけではなく、定格電流、電圧、短絡遮断デューティ、スイッチング周波数、接点の形状に基づいて選択する必要があります。-

MCCB コンタクト システムの場合、コンタクト ヘッドを銅サポートから独立して評価することはできません。良好な耐アーク性を備えた接点材料であっても、ろう付けされた界面にボイド、不十分な濡れ、または不適切な接合領域が含まれている場合、早期に組み立てが失敗する可能性があります。

IEC 60947 テスト条件での接触抵抗と温度上昇

接触抵抗は、表面状態、接触圧力、材料の硬さ、接触形状、電流経路の設計によって影響されます。低い初期抵抗値は、熱サイクルおよび電気サイクル後も安定している場合にのみ役立ちます。

生産管理の場合、エンジニアリング チームは次の測定可能な合格基準を定義する必要があります。

• 指定された試験電流下での接触抵抗 (mΩ)。
• 定格電流下では接点温度が上昇します。
• コンタクトヘッドの寸法許容差 (mm)。{0}
• ろう付け接合範囲と検出可能なボイド領域。
• 機械的せん断強度 (MPa)。
• 該当する場合、HV での表面硬度または微小硬度-。

したがって、サプライヤーの仕様書では、「低抵抗」などの一般的な記述のみを報告するのではなく、テスト方法、測定場所、印加電流、および許容限界を特定する必要があります。

高電流接点のろう付けジョイントとリベットジョイントの比較-

ろう付けとリベット留めは、さまざまな機械的および電気的インターフェースを作成します。リベット接触は機械的変形とコンポーネント間の制御された接触に依存しますが、ろう付けはろう付け合金を介して冶金的接合を形成します。

ろう付け構造は、コンタクト ヘッドの下に連続的な接合領域を提供できますが、これは接合部が適切に設計されている場合に限られます。サプライヤーは、ろう付けクリアランス、溶加材の分布、加熱速度、ピーク温度、冷却条件を管理する必要があります。{1}

リベット留めの場合、主な変数はリベットシャンクの直径、据え込み力、ヘッドの高さ、同心度、および残留機械的予荷重にシフトします。

ろう付け温度、濡れ性、接合部クリアランス

ろう付けプロセスは、一般的な炉温度ではなく、実際の溶加材システムに基づいて確立する必要があります。{0}

重要なプロセス変数には次のものがあります。

• フィラー合金の溶融範囲と液相線温度。
• 銅-はろう付け前の表面状態をサポートします。
• 責任者に連絡して調整をサポートしてください。{0}
• ジョイントのクリアランスと毛細管の流れの距離。
• 加熱速度とピーク温度。
• ろう付け温度での保持時間。
• 保護雰囲気または真空状態。
• 冷却速度と歪みの制御。

製造の適格性を確認するには、金属組織学的断面を使用して、フィラー合金が過剰なボイド、不完全な濡れ、または制御されていない金属間化合物の形成なしに意図した接合領域を通過したことを確認する必要があります。-

150 MPa 以上のせん断強度: マーケティング上の主張ではなく、テスト設計

150 MPa 以上などのせん断強度の値は、定義された材料の組み合わせ、接合部の形状、試験方法に関連付けられている場合にのみ記載する必要があります。{0}数値結果は、コンタクトヘッドの直径、ろう付けの厚さ、オーバーラップ領域、試験片の準備、荷重の方向によって大きく変化する可能性があります。{3}

サプライヤーの資格を得るには、テスト記録で以下を特定する必要があります。

ろう付けされた界面に沿ってではなく、母材の内部で破損した接合部は、界面の破損から異なるエンジニアリング情報を提供します。したがって、QA 記録にはピーク荷重だけでなく、骨折位置も記録する必要があります。

銅サポートの形状と導電性

銅製のサポートは、コンタクト ヘッドの後ろに主な電流伝達経路を提供します。{0}銅のグレード、断面積、サポートの厚さ、ろう付け部の形状はすべて、電圧降下と温度上昇に影響します。-

導電率が指定されている場合は、購入仕様書で銅のグレードと試験基準を特定する必要があります。 85% IACS 以上などの値は、検証なしに銅グレード間で移行すべきではありません。

機械設計では、ろう付け領域の周囲に過度の熱が集中することも防止する必要があります。鋭いセクションの変化、薄いサポートセクション、および不適切に制御されたろう付けフットプリントにより、高電流動作中に局所的な温度勾配が生じる可能性があります。-。

AgWC/AgC インターフェース設計: 0.01 ～ 0.05 mm の寸法制御

コンタクトヘッドと銅製サポートは、ろう付け中ずっと位置を合わせたままにしておく必要があります。コンポーネントのサイズとプロセス能力に応じて、重要な寸法は ±0.01 mm から ±0.05 mm などの範囲内で制御される場合がありますが、実際の公差はブレーカーの設計図とアセンブリの積層から確立する必要があります。-

通常、主要なディメンションには次のものが含まれます。

• コンタクトのヘッドの直径。{0}
• コンタクトヘッドの厚さ-
• 幅と厚みをサポートします。
• ろう付け領域の直径-。
• 接触面の平坦度。{0}
• コンタクトヘッドとサポート間の同心度。
• 組み立て完成高さ。

熱歪みにより最終形状が変化する可能性があるため、ろう付け後に寸法検査を行う必要があります。

ろう付けの欠陥: ボイド、非濡れ、位置ずれ

最も重要なろう付け欠陥は、一般に、不完全なフィラーの流れ、ガスの閉じ込め、汚染、および制御されていない加熱に関連しています。

したがって、制御されたろう付けプロセスは、単独の熱操作として扱うのではなく、寸法検査と組み合わせる必要があります。

内部ろう付け欠陥の X 線 / ​​CT 検査-

目視検査では、銀製コンタクト ヘッドの下の内部空隙を確実に特定することはできません。高電流ブレーカーのコンポーネントの場合、X- 線またはコンピュータ断層撮影により、関節内部の状態の非破壊的な証拠が得られます。-

検査仕様では以下を定義する必要があります。

• 検査エリア。
• 検出可能な最小欠陥サイズ。
• 最大許容空隙率または個々の空隙サイズ。
• 受付場所。
• サンプリング周波数。
• 機器の解像度。
• ロットの識別。
• 検査報告書のフォーマットです。

許容限度は、コンポーネントの図面または品質計画と合意する必要があります。一般的な「zero void」ステートメントは、検出しきい値も定義されていない限り、技術的には役に立ちません。

超音波および金属組織検査

コンポーネントの形状と材料の組み合わせが十分な音響結合と信号分離を提供する場合、超音波検査を検討できます。

プロセスの適格性確認には、破壊的金属組織検査が次のことを直接明らかにするため、依然として有用です。

• ろう付け-層の連続性。
• フィラーの分布。
• 界面反応ゾーン。
• 気孔率。
• ひび割れ。
• 濡れが不完全。
• 局所的な過熱。

NDT と金属組織学は異なる目的を果たします。 NDT は、コンポーネントを破壊することなく生産スクリーニングをサポートします。金属組織学では、選択されたサンプルから詳細なプロセス開発の証拠が得られます。-

せん断試験と破壊モード分析-

せん断試験では、界面の破損または母材の破損が発生するまで、制御された荷重をコンタクト ヘッドに適用する必要があります。{0}}

試験報告書には、試験片の識別、材料バッチ、接合面積、最大力、計算された応力、荷重構成、および破壊位置が含まれている必要があります。

例えば：

せん断応力 (MPa)=最大せん断荷重 (N) ÷ 有効接着面積 (mm²)

有効接着面積が一貫して測定されていない場合、さまざまなコンポーネントの形状からのせん断強度データを直接比較することはできません。{0}

AgWC/AgC 材料認証とバッチ記録

自動車-関連の-高電圧スイッチング コンポーネントの場合、材料のトレーサビリティは、原材料の入手から完成したアセンブリにまで及ぶ必要があります。

管理されたレコードには次のものが含まれます。

• お問い合わせ-材料グレード。
• 銀の含有量または宣言された組成。
• タングステンカーバイドまたはカーボン相仕様。
• 銅グレード。
• フィラー-金属グレード。
• 原材料の供給者。-
• バッチ番号。
• 製造日。
• ろう付け装置の識別。
• ろう付け温度プロファイル。
• オペレーターまたは生産ラインの識別-。
• NDTの結果。
• 寸法検査結果です。
• 機械的テストの結果。

ISO 9001 と IATF 16949 の品質システムは、プロセス管理とトレーサビリティのフレームワークを提供できますが、実際のコンポーネントの受け入れ基準は製品固有のものである必要があります。-

RoHS および REACH 材料準拠

材料の遵守は、管理された宣言と、必要に応じて実験室でのテストを通じて文書化する必要があります。

調達の場合、サプライヤー パッケージは以下を区別する必要があります。

• 材料構成の宣言。
• RoHS 準拠文書。
• REACH 物質-ステータス宣言。
• 入荷した材料証明書。
• 生産-バッチのトレーサビリティ。
• 最終検査記録です。

この分離により、コンプライアンス文書が機械的または電気的性能の証拠として誤って扱われるのを防ぎます。

プロセス能力: ±0.01 mm ～ ±0.05 mm 重要寸法

寸法能力は、実際の設計図面と照らし合わせて評価する必要があります。精密コンタクトアセンブリの場合、測定にはマイクロメーター、光学システム、CMM 機器、または専用のゲージが必要となる場合があります。

図面で±0.01 mmが指定されている場合、サプライヤーは単一の検査結果に依存するのではなく、定義された測定システムとサンプリング方法を使用してプロセス能力を実証する必要があります。

大量生産の場合、統計的プロセス制御をコンタクト ヘッドの高さ、サポートの厚さ、ろう付けアセンブリの高さ、同心度などの寸法に適用できます。{0}{1}

サーキットブレーカーの銀接点に必要なろう付け接合強度は何によって決まりますか?

必要な値は、接点の形状、アセンブリの負荷、熱サイクル、およびアプリケーションのデューティによって異なります。せん断強度は、試験形状、接着面積、荷重方向、破壊モードとともに MPa 単位で指定する必要があります。

銀接点アセンブリの内部ろう付け品質はどのように検証されますか?

X 線または CT 検査では、コンポーネントを破壊することなく、内部の空隙や不完全な結合を特定できます。選択されたサンプルは、プロセス認定のための金属組織学的切断およびせん断試験を受けることができます。

サプライヤーは AgWC または AgC ろう付けコンタクトに対してどのようなトレーサビリティを提供する必要がありますか?

サプライヤーは、接触-材料および銅-サポートのバッチをフィラー金属の記録、ろう付けパラメータ、NDT 結果、寸法検査、および最終ロットの識別にリンクする必要があります。{2} ISO 9001 または IATF 16949 システムは、このトレーサビリティ構造をサポートできます。

現在のサーキット ブレーカー プログラムについては、接点の図面、AgWC/AgC 材料要件、ろう付け検査基準を今すぐ送信してください。{0}ろう付け銀接点アセンブリ、そのため、製造チームは、次の購入リリースの前に、ジョイントの設計、ツーリング、NDT、および生産の実現可能性をレビューできます。